چرا آسمان آبی است؟ پاسخ پیچیده تر از آن است که فکر می کنید - وبلاگ چراغ روشن

به گزارش وبلاگ چراغ روشن، آسمان آبی که هر روز آن را می بینیم، چیزی فراتر از یک پدیده ساده است. اگرچه این موضوع ممکن است در نگاه اول ساده به نظر برسد، اما شرح دلیل آبی بودن آسمان نیازمند درک عمیقی از فیزیک نور، ساختار جو و ویژگی های مولکول های گازهای موجود در هوا است. این موضوع نشان دهنده رابطه عمیق میان طبیعت و قوانین علمی است که پشت هر پدیده ای نهفته است.

مولکول های کوچک، راز بزرگی در جو زمین

جو زمین عمدتاً از مولکول های نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. این مولکول ها بسیار کوچک هستند؛ به طوری که قطر هر مولکول تنها حدود 0.4 نانومتر است. برای درک کوچکی این میزان، کافی است بدانید که برای رسیدن به ضخامت یک تار مو، باید 250 هزار مولکول نیتروژن را کنار هم قرار دهید. این ذرات کوچک مانند توپ های مینیاتوری در حال حرکت و برخورد دائمی با یکدیگرند.

وقتی نور خورشید وارد جو زمین می گردد، با این مولکول های کوچک برخورد می نماید. این برخوردها در نهایت منجر به پَراکنش (Scattering) نور می شوند و باعث می شوند ما آسمان را به رنگ آبی ببینیم.

پَراکنش ریلی: علت اصلی آبی بودن آسمان

نور خورشید از طیف کاملی از رنگ ها تشکیل شده است که هر یک طول موج خاصی دارند. رنگ های این طیف شامل قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش هستند. رنگ آبی، به علت طول موج کوتاه تری که دارد، بیشتر از سایر رنگ ها تحت تأثیر پَراکنش قرار می گیرد. این پدیده را که نخستین بار در سال 1870 به وسیله فیزیکدان بریتانیایی جان ویلیام استرات، معروف به لُرد رِیلی (Lord Rayleigh) شرح داده شد، پَراکنش ریلی (Rayleigh Scattering) می نامند.

این پدیده به این صورت عمل می نماید: وقتی نور خورشید به مولکول های نیتروژن و اکسیژن برخورد می نماید، این مولکول ها بخشی از نور را جذب نموده و سپس آن را در جهات مختلف منتشر می نمایند. اما این مولکول ها به طور ویژه نور آبی را بیشتر پراکنده می نمایند، زیرا طول موج کوتاه تری دارد و راحت تر با این ذرات کوچک واکنش نشان می دهد. به همین علت است که در روزهای صاف و آفتابی، آسمان آبی به نظر می رسد.

اگر جو نبود، چه می شد؟

حالا تصور کنید که زمین جوی نداشت. در چنین شرایطی، آسمان درست مانند ماه، تاریک و سیاه دیده می شد. وجود جو زمین و پراکندگی نور در آن، این رنگ زیبا و آرامش بخش آبی را به ما هدیه داده است.

چرا غروب و طلوع آسمان قرمز می گردد؟

در زمان غروب یا طلوع خورشید، نور خورشید باید مسیر طولانی تری را در جو طی کند تا به زمین برسد. در این مسیر طولانی، نورهای آبی و سبز که پراکندگی بیشتری دارند، تقریباً کاملاً منحرف می شوند و به چشم ما نمی رسند. در نتیجه، تنها نورهای قرمز و نارنجی که طول موج بلندتری دارند، باقی می مانند و آسمان را با رنگ های گرم و مجذوب کننده غروب و طلوع پر می نمایند.

رابطه علم و هنر: رنگ ها در زندگی ما

رنگ ها نه تنها از نظر علمی مجذوب کننده هستند، بلکه الهام بخش هنر و خلاقیت انسانی نیز بوده اند. دانستن این که رنگ آبی آسمان و رنگ سرخ هنگام غروب، هر دو نتیجه قوانین علمی دقیق هستند، ما را به تفکر عمیق تری درباره دنیا و ارتباطات پیچیده آن دعوت می نماید.

پدیده رایلی فقط در گازها اتفاق نمی افتد و در مایعات نیز اتفاق می افتد؛ آبی بودن دریا نیز به همین علت است. حتی علت رنگ آبی در چشم نیز همین پدیده است؛ بدن ما رنگدانه آبی ندارد.

مطلب مرتبط:

چرا بعضی چشم آبی هستند؟ زیبایی رازآلود الهام بخش ترانه ها و توصیف های شاعرانه