چرا آسمان آبی است؟

چرا آسمان آبی است؟ چرا سبز، قرمز، نارنجی یا هر رنگ دیگری نیست ؟

در یک روز آفتابی صاف، آسمان، آبی روشن به نظر می رسد. در شب، هنگام غروب نمایشی از رنگ های قرمز، صورتی و نارنجی را در آسمان می بینیم. برای پیدا کردن علت این تغییر رنگ و آبی بودن آسمان باید از تحقیق درباره نور و حرکت  آن در جو (اتمسفر) کمک بگیریم.

جو (اتمسفر)

جو مخلوطی است از مولکول های گازی و مواد دیگر در اطراف زمین که عمدتا” از گازهای نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪) ساخته شده است. گاز آرگون و آب (به شکل بخار، قطرات کوچک و یا بلورهای یخ) از دیگر مواد رایج تشکیل دهنده جو هستند. بسیاری از ذرات جامد کوچک مانند گرد و غبار، دوده و خاکستر، گرده و نمک متصاعد شده از اقیانوس نیز در آن وجود دارد.

ترکیب اتمسفر در مکان های مختلف، متفاوت است و به موقعیت جغرافیایی، آب و هوا و عوامل دیگری بستگی دارد. مثلا” در مناطق مرطوب که بارش باران زیاد است، آب بیش تری در ترکیب اتمسفر وجود دارد. مناطقی که کوه آتشفشان دارند، مقدار زیادی گرد و غبار به داخل جو می فرستند.

آلودگی هوا در شهرها می تواند گازهای مختلف و یا دوده و گرد و غبار اضافی به جو اضافه کند. لایه جو در قسمت های پایین، ضخیم تر است و هرچه بالاتر برویم غلظت آن کمتر و رقیق تر خواهد شد به طوری که هیچ وسیله ای قادر به جداسازی اتمسفر از فضا نیست.

امواج نور و آسمان آبی

نور نوعی از انرژی است که یا در تابش است یا در حال سفر به صورت امواج. امواج انواع مختلفی دارد مانند صدای موج که ارتعاشی از هواست. نور موجی است از ارتعاشات میدان های الکتریکی و مغناطیسی.

این تنها بخشی کوچکی از طیف بزرگ ارتعاشات میدان های الکترو مغناطیسی است.

امواج الکترومغناطیسی در فضا با سرعت 792’299 کیلومتر بر ثانیه حرکت می کنند. این حرکت سریع را سرعت نور می نامند. انرژی تابش نور به طول موج و فرکانس بستگی دارد. طول موج به فاصله بین قله های هر موج گفته می شود. فرکانس، تعداد امواجی است که در هر ثانیه منتقل می شود. هر چه طول موج نور از فرکانس پایین تر باشد، انرژی کمتری در آن وجود دارد.

رنگ های نور

نور مرئی بخشی از طیف الکترو مغناطیسی است که ما با چشم می توانیم ببینیم. نوری که ما از خورشید یا یک لامپ می بینیم سفید است، در حالی که در واقع این نوری است که ترکیبی از چندین رنگ می باشد. ما این رنگ ها را در تقسیم نور با کمک یک منشور می توانیم مشاهده کنیم.

این ترکیب رنگ ها همیشه با یکدیگر هستند. در یک سر طیف رنگ های قرمز و نارنجی است که به تدریج رنگ های زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش قرار گرفته اند. رنگ طول موج های متفاوت، نشانگر انرژی و فرکانس های مختلف است. بنفش، کوتاه ترین طول موج در طیف نور مرئی را دارد در نتیجه دارای بالاترین فرکانس و انرژی است و رنگ قرمز طولانی ترین طول موج و کمترین فرکانس و انرژی را دارد.طیف رنگی نور در آسمان در پدیده رنگین کمان نیز قابل دیدن است.

نور در هوا

نور در فضا تا جایی که مانعی در مسیر حرکتش اختلال ایجاد نکرده در یک خط مستقیم حرکت می کند. این مانع می تواند ذره بسیار کوچکی از گرد و غبار و یا حتی یک مولکول گاز باشد. نور با برخورد با این ذرات در جهات مختلف منعکس می شود.

نور منعکس شده باز هم سفید دیده می شود زیرا اجزای آن هنوز با هم هستند اما بعضی از مولکول های بزرگ تر ممکن است تغییراتی را در ساختار نور ایجاد کنند به این صورت که نور را در برخورد اول جذب کرده و بعد منعکس می کنند. در این انعکاس رنگ نور تغییر می کند.

رنگ آبی آسمان از کجا می آید؟

رنگ آسمان آبی به دلیل گفته شده در بالا یعنی جذب و انعکاس توسط مولکول های گازی موجود در فضاست. زمانی که نور در فضا در حال حرکت است، طول موج های بلند که رنگ های قرمز و نارنجی دارند، به راحتی منتقل می شوند. طول موج های کوتاه تر توسط مولکول ها جذب می شوند و نور آبی آن ها در جهات مختلف منعکس می شود چون این انعکاس ها در سراسر آسمان پراکنده می شود و همه در بالای سر ما قرار دارد، آسمان را به رنگ آبی می بینیم.

اگر دقت کنیم هر چه به افق نزدیک تر می شویم، آسمان کمرنگ تر شده و سفید به نظر می رسد.