لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟
إذا كنا قريبين من الفضاء، فسنرى السماء سوداء لأنه لا يوجد شيء يبدد ضوء الشمس قبل أن يصل إلى أعيننا.
تبدو السماء زرقاء للعين البشرية لأن الأطوال الموجية الأقصر للضوء الأزرق مبعثرة أكثر من الألوان الأخرى في الطيف، مما يجعل الضوء الأزرق أكثر وضوحًا.
يعتقد الكثير من الناس أن السماء تبدو زرقاء لأن ضوء الشمس ينعكس عن البحر ويعود إلى السماء. لكن في الحقول الخضراء البعيدة عن البحر، تبدو السماء زرقاء.
رأي آخر يرى أن مصدر السماء الزرقاء هو قطرات الماء في الغلاف الجوي. ولكن في المناطق شديدة الجفاف مثل الصحاري، تظهر السماء باللون الأزرق. ما هو المصدر الحقيقي للزرقة؟
لفهم سبب زرقة السماء، نحتاج أولاً إلى فهم الضوء. على الرغم من أن ضوء الشمس يبدو أبيضًا، إلا أنه يتكون في الواقع من طيف من العديد من الألوان المختلفة، كما نرى عندما يتناثر في الوان الطيف.
يمكننا أن نفكر في الضوء على أنه موجة من الطاقة، بألوان مختلفة لها أطوال موجية مختلفة. في أحد طرفي الطيف يوجد ضوء أحمر بأطوال موجية أطول، وفي الطرف الآخر يوجد ضوء أزرق وبنفسجي مع أطوال موجية أقصر بكثير.
لماذا يكون لون السماء أزرق؟
عندما يصل ضوء الشمس إلى الغلاف الجوي للأرض، فإنه يتشتت أو ينحرف عن طريق جزيئات الغاز الصغيرة في الهواء، وخاصة النيتروجين والأكسجين.
نظرًا لأن هذه الجسيمات أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي، فإن مقدار التشتت يعتمد على الطول الموجي. يسمى هذا التأثير تشتت رايلي، الذي سمي على اسم الفيزيائي البريطاني اللورد رايلي الذي اكتشفه.
لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟
يظهر الجوّ للإنسان باللون الأزرق، وذلك نتيجة تشتّت الأطوال الموجية الأقصر من الضوء عن باقي أطوال الموجات في طيف الضوء، وهذا يجعل الضوء ذات اللون الأزرق أكثر سطوعًا.
يُعرَّف نثر رايلي بأنه تشتت الضوء أو الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة جسيمات نصف قطرها عُشر الطول الموجي للإشعاع.
الأطوال الموجية الأقصر (البنفسجي والأزرق) مبعثرة بشدة، لذا فإن المزيد من الضوء الأزرق يتناثر في أعيننا مقارنة بالألوان الأخرى.
قد تتساءل لماذا لا تبدو السماء أرجوانية في الواقع، لأن الضوء البنفسجي مبعثر بقوة أكبر من اللون الأزرق. هذا لأنه لا يوجد الكثير من البنفسج في الشمس، وأعيننا أكثر حساسية للأزرق.
الضوء الأزرق الذي يعطي السماء لونها الساطع بما يكفي لجعل كل النجوم التي نراها في الليل تختفي في النهار لأن الضوء الذي تنبعث منه يكون باهتًا.
لماذا يتلاشى اللون الأزرق باتجاه الأفق؟
قد تلاحظ أيضًا أن السماء تميل إلى أن تكون أكثر حيوية في السماء وتظل مظلمة عند وصولها إلى الأفق. وذلك لأن الضوء القادم من الأفق يجب أن ينتقل عبر الهواء ليتشتت.
يلعب سطح الأرض أيضًا دورًا في تشتت وعكس هذا الضوء. انخفاض هيمنة الضوء الأزرق بسبب زيادة كمية التشتت لذلك نرى أن كمية الضوء تزداد.
قد تكمن الإجابة في مصدر الضوء في نظامنا الشمسي، أو بشكل أكثر دقة، الشمس. قد يظهر ضوء الشمس باللون الأبيض، لكنه في الواقع يتكون من مجموعة من الألوان المختلفة، من الأحمر إلى الأرجواني. لكن الطريقة التي يتفاعل بها ضوء الشمس مع الغلاف الجوي تجعل السماء تبدو زرقاء.
الاطوال الموجيه
ينتقل الضوء في شكل موجات، ولكل لون في الطيف طول موجي محدد. الضوء الأحمر له أطول طول موجي، بينما الضوء الأزرق والبنفسجي لهما أطوال موجية أقصر بكثير.
يتفاعل الضوء بطرق مختلفة مع المواد التي يمر بها في طريقه إلى الأرض. على سبيل المثال، إذا كان ضوء الشمس ينتقل عبر مادة شفافة، مثل الماء، فإن موجات الضوء تنكسر لأن سرعة الضوء تتغير في كل مرة ينتقل فيها من وسط.
مثل الهواء، إلى آخر، مثل الماء. بعض المواد، مثل المرايا، تعكس الضوء في اتجاه واحد، والبعض الآخر ينثر الضوء في اتجاه واحد اتجاهات كثيرة.
جزيئات الغاز في الهواء
مثل الهيدروجين، الذي يشكل 78٪ من الغلاف الجوي، أصغر بحوالي 1000 مرة من الطول الموجي للضوء المرئي. تمتص جزيئات الأكسجين والنيتروجين الموجودة في الغلاف الجوي السفلي أطوال موجية أقصر من الضوء.
مثل الأزرق والبنفسجي، وتشتتهم في جميع الاتجاهات، بينما تمر أطوال موجية أطول من اللون الأحمر مؤرض.
لكن سماء منتصف النهار تبدو زرقاء وليست أرجوانية لأن أعيننا أكثر حساسية للأزرق، والضوء البنفسجي تمتصه جزيئات الغاز في الهواء في الغلاف الجوي العلوي. يغمر الضوء الأزرق النجوم لذا لا يمكننا رؤيتها في الصباح.
إذا نظرنا إلى السماء بعيدًا عن الشمس، فإن الجزيئات الصغيرة تبعثر الضوء الأزرق الذي ينتقل من السماء في موجات عبر الغلاف الجوي، مما يجعل أعيننا تراها باللون الأزرق.
لماذا تبدو السماء حمراء عند غروب الشمس؟
عندما تسقط الشمس باتجاه الأفق عند غروب الشمس، تنتقل أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي بزاوية مائلة وبالتالي تنتقل لمسافة أطول من الظهيرة.
في الوقت نفسه، يوجد المزيد من جزيئات النيتروجين والأكسجين في الغلاف الجوي، وكذلك جزيئات الغبار التي تحجب أشعة الشمس وتبعثرها، مقارنة بالظهيرة. وقطرات الماء بلورات الجليد ضخمة نسبيًا مقارنة بالطول الموجي للضوء المرئي.
 |
| تغير لون السماء إلي اللون الاحمر او البرتقالي عند الغروب |
تحجب هذه الجسيمات والقطرات معظم الأطوال الموجية القصيرة، مثل موجات الضوء الأزرق والبنفسجي، مما يقلل من تأثير هذين اللونين على السماء. فقط الألوان ذات الأطوال الموجية الأطول، مثل الأحمر والبرتقالي، تصل إلى الأرض.
تلون هذه الأشعة حبيبات الغبار والجزيئات الأخرى القريبة من الأفق، وكذلك قطرات الماء في الغيوم والأحمر والبرتقالي والأصفر عند غروب الشمس وهذا ما يجعل لون السماء برتقالي.
كيف يبدو لون السماء على الكواكب الأخرى؟
إذا كنا أقرب إلى الفضاء، فسنرى السماء سوداء لأنه لا يوجد شيء ينثر ضوء الشمس قبل أن يصل إلى أعيننا. على عكس الأرض، فإن الغلاف الجوي للمريخ مليء بالغبار الناعم، وغالبًا ما يكون ثاني أكسيد الكربون.
تشتت هذه الجسيمات الدقيقة الضوء بشكل مختلف عن الغازات والجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للكواكب أرض.
 |
| صورة لغروب الشمس علي المريخ إلتقطها ناسا |
تُظهر الصور التي التقطتها مركبة ناسا الفضائية والطوافات المرسلة إلى المريخ غروب الشمس على المريخ مقارنة بتلك الموجودة على الأرض.
في الظهيرة، تميل سماء المريخ إلى اللون البرتقالي أو الأحمر، ولكن عند غروب الشمس، تكون السماء حول المريخ زرقاء رمادية.
وذلك لأن الغبار في الغلاف الجوي يمتص اللون الأزرق، مما يجعل السماء حمراء وينثر الضوء الأزرق في المنطقة المحيطة بالشمس. الأزرق غير مرئي تكون سماء المريخ مرئية فقط عند شروق الشمس وغروبها، عندما يمر الضوء عبر أكبر قدر ممكن من الغبار.
<