[Zohreh Gholami]

چرا آسمان آبی است؟


به نظر نیوتن رنگهای ظاهری اجسام طبیعی بستگی به این دارد كه از آنها چه رنگی شدیدتر منعكس یا به سوی بیننده پراكنده می شود . به طور كلی ، شیوه ساده ای وجود ندارد كه براساس ساختار سطح تركیب شیمیایی و مانند آنها پیش بینی كنیم كه آن ماده چه رنگهایی را منعكس یا پراكنده می كند. با این همه ، علت آبی بودن رنگ آسمان را با استدلال ساده ای می توان توضیح داد.

همان طور كه تامس یانگ با آزمایش نشان داد، طول موجهای گوناگون نور رنگهای متفاوت دارند، طول موج نور را با واحد نانومتر یا با واحد آنگستروم می سنجند. دامنه طیف قابل رؤیت برای آدمی nm ۴۰۰ برای نور بنفش تا حدود nm ۷۰۰ برای نور قرمز است. مانع های كوچك می توانند انرژی یك موج فرودی را در همه جهتها پراكنده كنند، و مقدار پراكندگی بستگی به طول موج دارد. به عنوان یك قاعده كلی، هر چه طول موج در مقایسه با اندازه مانع بزرگتر باشد، موج به وسیله مانع كمتر پراكنده می شود. برای ذراتی كوچكتر از یك طول موج، مقدار پراكندگی نور با عكس توان چهارم طول موج تغیـــیــر می كند. مثلاً ، طول‌موج نور قرمز در حدود دو برابر طول موج نور آبی است. بنابراین پراكندگی نور قرمز در حدود یك شانزدهم پراكندگی نور آبی است.

اكنون می توانید بفهمید كه چرا رنگ آسمان آبی است. نور خورشید به وسیله مولكولها و ذرات گرد و غبار موجود در آسمان ، كه معمولاً در مقایسه با طول موجهای نور مرئی بسیار كوچكند، پراكنده می شود. به این ترتیب، نور طول موجهای كوتاه (نور آبی) بسیار شدیدتر از نور طول موجهای بلندتر به وسیله این ذرات پراكنده می شوند. وقتی كه به آسمان صاف نگاه می كنیم ، بیشتر این نور پراكنده شده است كه به چشم ما می رسد. دامنه طول موجهای كوتاه پراكنده شده (وحساسیت چشم آدمی به رنگ) منجر به احساس رنگ آبی می شود. از سوی دیگر، فرض می كنیم كه در یك روز مه آلود به آسمان نگاه می كنیم.

در این صورت ، نور آبی باریكه ای كه به چشم ما می رسد به طور كامل پراكنده شده است ، در حالی كه طول موجهای بلندتر پراكنده نشده اند. بنابراین، احساس می كنیم كه رنگ خورشید متمایل به قرمز شده است. اگر آسمان جوی نداشت، آسمان سیاه به نظر می‌رسید، و ستارگان در روز دیده می شدند. در واقع از ارتفاع Km ۱۶ به بالا، كه در آنجا جو زمین بسیار رقیق می شود، همان طوری كه فضانوردان دریافته اند ، آسمان سیاه به نظر می رسد و ستارگان در روز دیده می شوند.

گاهی هوا دارای ذرات گرد و غبار یا قطره های آبی به بزرگی طول موج نور مرئی است. اگر چنین باشد، رنگهایی جز رنگ آبی ممكن است به شدت پراكنده شوند. مثلاً، كیفیت رنگی آسمان با بخار آب موجود در جو زمین تغییر می كند. روزهایی كه هوا صاف و خشك است، آسمان آبی تر از روزهایی است كه رطوبت هوا زیاد است. آسمان نیلگون ایتالیا و یونان ، كه قرن‌ها الهام‌بخش شاعران و نقاشان بوده است، به سبب خشكی استثنایی هوای این سرزمین هاست.

مه آبی ـ خاكستری رنگی كه گاهی شهرهای بزرگ را می‌پوشاند بیشتر به سبب ذراتی است كه از موتورهای درون‌سوز (اتومبیلها ، كامیونها) و كارخانه های صنعتی منتشر شده اند. موتور اتومبیل، حتی وقتی كه در حالت خلاص كار می كند، در هر ثانیه بیشتر از ۱۰۰ میلیارد ذره منتشر می كند. بیشتر این ذره ها نامرئی هستند و اندازه آنها در حدود m ۰/۰۰۰۰۰۱ است . چنین ذره هایی كالبدی برای تجمع گازها ، مایعات و ذرات جامد دیگر می‌شوند. این ذره های بزرگتر سبب پراكندگی نور و تیرگی هوا می شوند. گرانش بر این ذره ها تا وقتی كه بر اثر تجمع مواد بیشتر در اطراف آنها خیلی بزرگ نشده اند چندان تأثیری ندارد. این ذرات اگر بر اثر باران و برف مكرر شسته نشوند ممكن است ماهها در جو زمین بمانند. تأثیر چنین ابرهای غبارآلودی بر آب و هوا و بر سلامتی آدمی بسیار مهم است.


منبع: وب سایت علوم پایه