چرا آسمان آبی است؟ پاسخ پیچیدهتر از آن است که فکر میکنید

آسمان آبی که هر روز آن را میبینیم، چیزی فراتر از یک پدیده ساده است. اگرچه این موضوع ممکن است در نگاه اول ساده به نظر برسد، اما توضیح علت آبی بودن آسمان نیازمند درک عمیقی از فیزیک نور، ساختار جو و ویژگیهای مولکولهای گازهای موجود در هوا است. این موضوع نشاندهنده رابطه عمیق میان طبیعت و قوانین علمی است که پشت هر پدیدهای نهفته است.
مولکولهای کوچک، راز بزرگی در جو زمین
جو زمین عمدتاً از مولکولهای نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. این مولکولها بسیار کوچک هستند؛ به طوری که قطر هر مولکول تنها حدود ۰.۴ نانومتر است. برای درک کوچکی این اندازه، کافی است بدانید که برای رسیدن به ضخامت یک تار مو، باید ۲۵۰ هزار مولکول نیتروژن را کنار هم قرار دهید. این ذرات کوچک مانند توپهای مینیاتوری در حال حرکت و برخورد دائمی با یکدیگرند.
وقتی نور خورشید وارد جو زمین میشود، با این مولکولهای کوچک برخورد میکند. این برخوردها در نهایت منجر به پَراکنش (Scattering) نور میشوند و باعث میشوند ما آسمان را به رنگ آبی ببینیم.
پَراکنش ریلی: دلیل اصلی آبی بودن آسمان
نور خورشید از طیف کاملی از رنگها تشکیل شده است که هر یک طول موج خاصی دارند. رنگهای این طیف شامل قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش هستند. رنگ آبی، به دلیل طول موج کوتاهتری که دارد، بیشتر از سایر رنگها تحت تأثیر پَراکنش قرار میگیرد. این پدیده را که نخستین بار در سال ۱۸۷۰ توسط فیزیکدان بریتانیایی جان ویلیام استرات، معروف به لُرد رِیلی (Lord Rayleigh) توضیح داده شد، «پَراکنش ریلی» (Rayleigh Scattering) مینامند.
این پدیده به این صورت عمل میکند: وقتی نور خورشید به مولکولهای نیتروژن و اکسیژن برخورد میکند، این مولکولها بخشی از نور را جذب کرده و سپس آن را در جهات مختلف منتشر میکنند. اما این مولکولها به طور ویژه نور آبی را بیشتر پراکنده میکنند، زیرا طول موج کوتاهتری دارد و راحتتر با این ذرات کوچک واکنش نشان میدهد. به همین دلیل است که در روزهای صاف و آفتابی، آسمان آبی به نظر میرسد.
اگر جو نبود، چه میشد؟
حالا تصور کنید که زمین جوی نداشت. در چنین شرایطی، آسمان درست مانند ماه، تاریک و سیاه دیده میشد. وجود جو زمین و پراکندگی نور در آن، این رنگ زیبا و آرامشبخش آبی را به ما هدیه داده است.
چرا غروب و طلوع آسمان قرمز میشود؟
در زمان غروب یا طلوع خورشید، نور خورشید باید مسیر طولانیتری را در جو طی کند تا به زمین برسد. در این مسیر طولانی، نورهای آبی و سبز که پراکندگی بیشتری دارند، تقریباً کاملاً منحرف میشوند و به چشم ما نمیرسند. در نتیجه، تنها نورهای قرمز و نارنجی که طول موج بلندتری دارند، باقی میمانند و آسمان را با رنگهای گرم و جذاب غروب و طلوع پر میکنند.
رابطه علم و هنر: رنگها در زندگی ما
رنگها نه تنها از نظر علمی جذاب هستند، بلکه الهامبخش هنر و خلاقیت انسانی نیز بودهاند. دانستن این که رنگ آبی آسمان و رنگ سرخ هنگام غروب، هر دو نتیجه قوانین علمی دقیق هستند، ما را به تفکر عمیقتری درباره جهان و ارتباطات پیچیده آن دعوت میکند.
پدیده رایلی فقط در گازها اتفاق نمیافتد و در مایعات نیز اتفاق میافتد؛ آبیبودن دریا نیز به همین دلیل است. حتی دلیل رنگ آبی در چشم نیز همین پدیده است؛ بدن ما رنگدانه آبی ندارد.
مطلب مرتبط:
چرا برخی چشم آبی هستند؟ زیبایی رازآلود الهامبخش ترانهها و توصیفهای شاعرانه
این نوشتهها را هم بخوانید