 |
| ماهو السبب وراء لون السماء الأزرق |
لماذا تبدو السماء زرقاء اللون؟
لماذا تبدو السماء زرقاء؟» فتكون إجابة بعض الناس على النحو التالي : «لأنها تعكس لون المحيط» اي البحر ، في حين يجيب بعضهم الاخر أن السبب الرئيسي هو أن غاز الأكسجين هو غاز أزرق اللون. وإذا قمت بإجراء بحثً بسيطً على الشبكة العنكبوتية اي الإنترنت، فسوف تصل إلى ثلاث نتائج هي من وراء لون السماء الأزرق :
السبب الأول : يتكون ضوء الشمس من موجات ضوئية بأطوال مختلفة.
السبب الثاني : يتكون الغلاف الجوي من جزيئات تشتت الموجات الضوئية المختلفة بكميات مختلفة.
السبب الثالث والأخير: ، كيفية استقبال أعيننا الضوء.اي كيف ترى عين الإنسان السماء.
تجربة اسحق نيوتن لإظهار حقيقة لون السماء :
أجرى العالم إسحق نيوتن، تجربة لكشف حقيقة لون السماء الأزرق، باستخدام منشور مثلث الشكل، حيث اتبتت التجربة التي قام بها ،أنه عندما مرور الضوء من خلال المنشور، يتشتت الضوء الأبيض إلى ألوانه الأساسية: التي هي : الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي. ولكل لون طول موجي مختلف مثل بصمة فريدة خاصة به، ولذلك عندما يمر من خلال المنشور ينتقل بسرعة مختلفة عن الألوان الأخرى وينكسر عند زاوية مختلفة. وهاذا ما خلصت اليه التجربة انه وقت وصول ضوء الشمس إلى الغلاف الجوي الأرضي، يتشتت الضوء في مختلف الاتجاهات بواسطة الغازات والجسيمات الموجودة في الهواء. حيث يمر الضوء الأبيض المنبعث من الشمس من خلال الغلاف الجوي؛ فتمر كل الألوان ذات الطول الموجي الأطول – مثل الأحمر، والبرتقالي، والأصفر – في حين تمتص جزيئات الغاز الأطوال الموجية للأزرق والبنفسجي فتتشتت عبر السماء. وتستقبل عيناك هذه الأطوال الموجية المنعكسة مثل اللون الأزرق؛ لأن الأطوال الموجية للأزرق والبنفسجي مناسبة تمامًا لترتد على جزيئات الغاز الموجودة في الغلاف الجوي؛ فتنفصل عن الألوان الأخرى مما يجعل السماء تبدو زرقاء بالنسبة للانسان .
بينما يتسبب التشتت في الغلاف الجوي في ظهور السماء باللون الأزرق اذن هاذا هو السبب وراء اللون الأزرق للسماء ، نكون بهاذا نفهم ان الكوكب الذي ليس له غلاف جوي لا يمكن و من المستحيل أن تكون سماؤه ساطعة. مثلا فالغلاف الجوي للقمر رقيق جدًّا؛ وعندما يكون الهواء رقيقًا للغاية، لا تتصادم جزيئات الغاز بعضها بالبعض. ومن ثم، لا يتشتت ضوء الشمس؛ فتظهر السماء سوداء سواء خلال فترة النهار أو الليل اي المساء . وقد تم اثباث ذلك من خلال الصور التي تم التقطها من طرف رواد فضاء أبولّو على سطح القمر؛ حيث أظهرت الصور الملتقطة السماء مظلمة تمامًا من جميع الاتجاهات خلال النهار.
مثال اخر ، الغلاف الجوي لكوكب المريخ رقيق للغاية، ويتكون بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون، و هو ممتلئ بجزيئات الغبار الرقيقة؛ تلك الجزيئات الرقيقة من الغبار تشتت الضوء بشكل مختلف عن الغازات والجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي الأرضي. وقد أظهرت الصور التي التقطتها وكالة ناسا الفضائية من على سطح كوكب المريخ عكس ما نعيشه على كوكب الأرض. وخلال النهار، تظهر الصور سماء كوكب المريخ باللون البرتقالي أو لون مائل إلى الاحمرار؛ ولكن عند غروب الشمس، تبدأ السماء المحيطة بالشمس في التحول إلى اللون الأزرق الرمادي وهاذا اختلاف واضح .
وينتج لون السماء الأزرق هذا عن نوع معين من التشتت يعرف باسم تشتت رايلي. يعتمد هذا النوع من التشتت على الطول الموجي للضوء، ويشتت الضوء من على الجسيمات التي لا تزيد على عُشر الطول الموجي للضوء. وفي الغلاف الجوي السفلي، تشتت جزيئات الأكسجين والنيتروجين الدقيقة الموجات الضوئية القصيرة – مثل الضوءين الأزرق والبنفسجي – بدرجة أكبر بكثير من الموجات الضوئية الطويلة – مثل الضوءين الأحمر والأصفر.
فإذا كان لكل من الأزرق والبنفسجي موجات ضوئية قصيرة، فلماذا نرى السماء زرقاء وليست بنفسجية اللون، على الرغم من أن الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي تشتت اللون البنفسجي أكثر من اللون الأزرق؟ الإجابة ببساطة لأن بعض الضوء البنفسجي يمتص في الغلاف الجوي العلوي، ولأن أعيننا أكثر حساسية للون الأزرق عن اللون البنفسجي.
عندما تكون الشمس أعلى في السماء، تظهر السماء بلون أزرق أكثر إشراقًا لوجود غلاف جوي أكثر في تلك الاتجاهات، ومن ثم مزيد من اللون الأزرق. وأثناء شروق الشمس وغروبها أو بزوغ القمر وغروبه، يجب أن يمر الضوء المنبعث من الشمس أو من القمر خلال كميات هائلة من جسيمات الغلاف الجوي؛ فكلما كان الضوء قريبًا من الأفق، زادت جسيمات الغلاف الجوي التي يجب أن يمر من خلالها الضوء. وبينما يتشتت اللون الأزرق في جميع الاتجاهات، يتشتت اللون الأحمر بشكل أقل كفاءة. هذا يعني أن الضوء المنبعث من قرص الشمس، أو القمر، يتحول إلى اللون الأحمر؛ ولكن أيضًا الضوء القادم من جوار الشمس والقمر – الضوء الذي يصطدم بالغلاف الجوي ويتشتت مرة واحدة فقط قبل أن يصل إلى أعيننا – يتحول إلى الضوء الأحمر حينها.
وبالإضافة إلى تشتت الضوء في الغلاف الجوي، تتمتع أعيننا بتقنية خاصة لفهم الألوان. فتحتوي العين على ثلاثة أنواع من المخاريط لاكتشاف الألوان، بالإضافة إلى القضبان أحادية اللون؛ وعندما يتعلق الأمر باكتشاف الألوان، يستقبل المخ إشارات من المخاريط والقضبان لترجمتها إلى لون. كل نوع من المخاريط، بالإضافة إلى القضبان، حساس للضوء بطول موجي مختلف. فتستجيب أعيننا بقوة للأطوال الموجية للأضواء الأزرق، والأزرق السماوي، والأخضر، أكثر من استجابتها للضوء البنفسجي؛ وإن كان الضوء البنفسجي أكثر، فهو غير كافٍ للتغلب على الإشارات القوية للضوء الأزرق التي يستقبلها مخ الإنسان.
اذن سئلت مرة أخرى عن سبب لون السماء الأزرق، ستجيب عن السؤال بدون أدنى تردد او شك : السماء ما هي إلا غلاف جوي كما نراه من الأسفل نحن سكان الأرض ، بالإضافة إلى حساسية أعيننا تجاه الألوان. فإذا لم يكن هناك تشتت أو امتصاص، فستظهر السماء سوداء طوال اليوم، وإذا زاد الامتصاص أو التشتت، فستظهر السماء باللون الأصفر، أو البرتقالي، أو الأحمر طوال اليوم. وبهذا نكون قد اجبنا عن السؤال لماذا لون السماء أزرق ،بكل التفاصيل مع المصادر و التجارب.