في يوم مشمس، قد يتسأل الكثير منا لماذا لون السماء ازرق؟ .فالسماء في منتصف النهار تبدو زرقاء باهتة اللون، وفي وقت الغروب يتحول لون السماء الى وردي وبرتقالي ولكن السؤال البديهي هنا، لماذا تتلون السماء نهارا باللون الأزرق ؟ وما الذي يجعل غروب الشمس أحمرا؟
لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟
 |
| لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟ |
لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟
للإجابة على هذا السؤال يجب علينا أن نتعرف على بعض المفاهيم حول الضوء وحول الغلاف الجوي، و التي سنحتاجها للإجابة عن السؤال: لماذا لون السماء ازرق؟.
- الغلاف الجوي:
الغلاف الجوي هو خليط من ذرات الغاز ومواد أخرى محيطة بالأرض، فهو مكون بشكل أكبر من غاز النيتروجين حيث يشكل ما نسبته 78 % ، ومن الأكسجين ما نسبته 12% وغاز الأرجون والماء، حيث يكون الماء على شكل بخار، وقطرات، وبلورات ثلجية بالإضافة لكميات صغيرة من غازات أخرى بالإضافة للعديد من الجسيمات مثل الغبار، والدخان، والرماد، وحبوب اللقاح، والملح من المحيطات.
إن تكوين الغلاف الجوي يختلف وهذا الإختلاف يعتمد على موقعك وعلى الطقس وعلى أمور أخرى، قد يكون هناك المزيد من الماء في الهواء بعد هطول المطر أو بالقرب من المحيط .
كما يمكن للبراكين أن تصدر كميات كبيرة من الغبار في الغلاف الجوي كما أن التلوث يمكن أن يضيف غازات مختلفة أو الغبار أو الدخان إلى الغلاف الجوي .
- الأمواج الضوئية:
الضوء هو نوع من الطاقة التي تشع أو التي تنتقل في موجات، وهناك أنواع مختلفة من الطاقة التي تنتقل في موجات، فعلى سبيل المثال: الصوت هو اهتزاز موجة في الهواء والضوء أيضا موجة ناتجة عن إهتزازات في الموجات الكهرومغناطيسية وهي جزء صغير من مجموعة أكبر من إهتزازات في الموجات الكهرومغناطيسية ويسمى بمجال الطيف الكهرومغناطيسي. حيث تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية خلال الفضاء بسرعة 299,792 كيلو متر في الثانية الواحدة وهذه هي سرعة الضوء.
تعتمد طاقة الإشعاع على طول الموجة وتردد الطول الموجي، حيث الطول الموجي هو المسافة بين قيمتين من الموجة، والتردد هو عدد الموجات التي تمر في الثانية الواحدة وكلما كان الطول الموجي أكبر هذا يعني أن التردد أقل وبالتالي طاقة أقل .
- ألوان الضوء :
يعتبر الضوء المرئي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يمكن لأعيننا أن تراه، الضوء من الشمس أو من المصباح ربما قد تراه أبيض اللون لكن في الحقيقة هو أن الضوء مكون من العديد من الألوان وهذه الألوان هي ألوان الطيف وهي الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والنيلي، والبنفسجي.
والألوان لها أطوال موجية مختلفة وأيضًا لها ترددات مختلفة وطاقات مختلفة فمثلًا اللون الأحمر على سبيل المثال له أطول طول موجي وبالتالي له أقل تردد وأقل طاقة .
- الضوء في الهواء:
ينتقل الضوء خلال الفضاء في خطوط مستقيمة ولا شيء يعيقه ، كما يبقى في مسار مستقيم حتى يصطدم بجسم من الغبار أو بذرة غاز، ما يحدث للضوء يعتمد على طول الموجة وعلى حجم الجسيم الذي يصطدم به الضوء.
تعد جسيمات الغاز وقطرات الماء أكبر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي فعندما يصطدم الضوء بهذه الجسيمات الكبيرة فإنه ينعكس أو يرتد بإتجاهات مختلفة ، ألوان مختلفة من الضوء تنعكس من الجسيمات في نفس الإتجاه ويظهر انعكاس الضوء أبيض اللون لأن الضوء يستمر بحمل نفس الألوان .
تعتبر ذرات الغاز أصغر من الطول الموجي للضوء المرئي فإذا اصطدم الضوء بذرات الغاز يعمل بشكل مختلف؛ فعندما يصطدم الضوء بذرات الغاز بعضها يمتص الضوء وبعد ذلك تقوم هذه الذرات بإشعاع الضوء باتجاهات مختلفة حيث يكون لون الضوء المشع هو نفسه لون الضوء الممتص، تتأثر ألوان مختلفة من الضوء بشكل مختلف، فجميع هذه الألوان يمكن أن يتم إمتصاصها لكن الترددات العالية مثل تردد اللون الأزرق يتم إمتصاصه بشكل أكبر نسبيًا من الترددات المنخفضة مثل تردد اللون الأحمر وهذه العملية تسمى تشتت رايلي.
نعود لسؤالنا الآن: لماذا لون السماء أزرق؟ ؟
اللون الأزرق للسماء ناتج عن تشتت رايلي فمعظم الموجات الأطول تتم مباشرة في الغلاف الجوي فقليل من الضوء الأحمر، والأصفر، والبرتقالي تتأثر بالهواء ولكن أغلب الموجات ذات الطول الموجي القصير كالطول الموجي للأزرق يتم إمتصاصها من خلال ذرات الغاز ولكن الضوء الأزرق الذي يتم إمتصاصه يتم إعادة إشعاعه في إتجاهات مختلفة مما يجعله منتشر في جميع أنحاء السماء في أي اتجاه تنظر بعض من هذه الأضواء الزرقاء المتشتتة تصل إليك فمن أي مكان تنظر تكون السماء زرقاء.
اللون الأزرق للسماء ناتج عن تشتت رايلي فمعظم الموجات الأطول تتم مباشرة في الغلاف الجوي فقليل من الضوء الأحمر، والأصفر، والبرتقالي تتأثر بالهواء ولكن أغلب الموجات ذات الطول الموجي القصير كالطول الموجي للأزرق يتم إمتصاصها من خلال ذرات الغاز ولكن الضوء الأزرق الذي يتم إمتصاصه يتم إعادة إشعاعه في إتجاهات مختلفة مما يجعله منتشر في جميع أنحاء السماء في أي اتجاه تنظر بعض من هذه الأضواء الزرقاء المتشتتة تصل إليك فمن أي مكان تنظر تكون السماء زرقاء.
لماذا لون البحر أزرق؟
من المفاهيم الخاطئة الشائعة أيضا، هي أن لون البحر أزرق لأنه يعكس السماء الزرقاء، وفي الواقع إن البحر أزرق لأسباب مماثلة لما يحدث في السماء، فعندما يصل ضوء الشمس إلى المحيط، فإن الأطوال الموجية الأطول وهي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر تُمتص بشكل يجعل اللون الأزرق هو الطاغي.