لماذا لون السماء أزرق

كثيراََ ما يطرح الأطفال أسئلةً ذكيّة، قد يعجز الآباء عن الإجابة عليها بذكاءِِ مماثل، من هذه الأسئلة “لماذا يكون لون السّماء أزرق؟” في الحقيقة لقد أثار هذا السّؤال اهتمام الكثير من العلماء الذين حيرّتهم هذه الظّاهرة لقرون عدة، وكان لا بد من فهم الكثير من الحقائق للإجابة عن هذا السّؤال، ومن هذه الحقائق: طبيعة ضوء الشّمس، وزاوية انتقاله عبر الغلاف الجويّ، والجزيئات التي يتكون منها الغلاف الجوي، وطريقة استقبال العين البشريّة للضوء، وفي هذا المقال سنلقي الضوء على سبب رؤيتنا للألوان المختلفة للسماء خلال اليوم الواحد.[١]

يتدرج لون السماء من النيلي الداكن إلى البرتقالي أو الأحمر في وقت الغروب، لكننا نميل إلى الاعتقاد بأن لون السماء الطبيعي هو الأزرق . وبما أن الشمس مصدر الضوء على الأرض ، تصدر ضوء أبيض فمن العجب حقا أن نظن دائما أن لون السماء هو الأزرق .

ويتكون اللون الأبيض من مزيج ألوان الطيف السبعة ( الأحمر ، البرتقالي ، الأصفر ، الأخضر ، الأزرق النيلي ، والبنفسجي ، كما تبدو في قوس قزح ) والذي ينتج من اختلاف أطوال الأشعة المكونة للضوء .أما لون المادة المرئية فينتج أيضا عن ضوء الشمس ذو الأطوال المختلفة . وتتميز بعض المواد بقدرتها على امتصاص الضوء أو عكسه أو انكسار باتجاهات مختلفة . ( باستثناء مادة شفافة تماما ستسمح بمرور الضوء كما هو وكذلك بتأثير من الرؤية عند الإنسان .

والمادة الحمراء مثلا ، إذا تعرضت للضوء تمتص جميع ألوان الطيف ماعدا اللون الأحمر ، الذي تعكسه . والمادة البنفسجية تعكس بعض الأحمر وبعض الأزرق . أما المادة السوداء فتمتص جميع ألوان الطيف والأبيض يعكسهم جميعا .

عندما يمر شعاع ضوء خلال الهواء ، سيتعرض حتما للانكسار بدرجة معينة تعتمد على كمية الغبار الموجودة حوله . وتنكسر الموجات القصيرة من ألوان الطيف (الزرقاء) بدرجة أكبر بكثير من الموجات الطويلة( الحمراء) . وفي الأيام الصافية حيث الغبار وقطرات الماء قليلة في الجو سيكون انعكاس أشعة الضوء محدوداً جداً ، وبذلك نرى السماء زرقاء فاتحة . وعند الغروب حيث تزداد كمية الغبار في الجو ، خصوصا أيام الحصاد ، يزداد تشتت الضوء وخصوصا الموجات القصيرة الزرقاء ، بحيث تبقي الأشعة الصفراء والحمراء ظاهرة على سطح الأرض.

ولو كنت الأرض كالقمر ، دون جو يحيط بها ، لبدت السماء سوداء دائما ، في الليل وفي النهار .

نحن نرى السماء زرقاء ، بسبب الطريقة التي يتفاعل فيها الغلاف الجوي مع أشعة الشمس ، يتكون اللون الأبيض (بما في ذلك أشعة الشمس) من مجموعة من الألوان المختلفة ، ويملك كلٌّ من هذه الألوان طول موجة خاصة به.

يمكن أن تحدث العديد من الأشياء عندما يصادف هذا الضوء شيئاً ما في طريقه ، على سبيل المثال إذا مرّ ضوء الشمس عبر مادة شفافة كالماء فإن موجات الضوء سوف تنكسر أو تنحني، وذلك بسبب التغيّرات التي تحصل على سرعة الضوء عندما ينتقل من وسط (الهواء) إلى وسط (الماء).

ولعلك تذكر تجربة الموشور في حصة العلوم من أيام الدراسة والذي كان يقوم بتفكيك الضوء الأبيض إلى الألوان المكوّنة له، وذلك بسبب أطوال الموجات المختلفة والتي تنكسر بزوايا مختلفة عندما تمر عبره حيث أن الألوان تنتقل بسرعات مختلفة .
الموشور يفكك الضوء الأبيض

الموشور يفكك الضوء الأبيض

هناك بعض الأشياء كالمرايا تعكس الضوء بإتجاه واحد ويمكن لأشياء أخرى أن تسبب تبعثر الضوء في إتجاهات عديدة ، إن زرقة السماء تنتج عن نوعٍ معيّنٍ من التبعثر، يدعى “تبعثر رايلي” والذي يشير إلى تبعثر إنتقائيٍّ قبالة الجسيمات التي لا تشكل أكبر من واحد إلى عشرة من طول الموجات الضوئية.

والأهم من ذلك أنّ تبعثر رايلي يعتمد بشكل كبير على الطول الموجي للضوء، فمع إنخفاض طول الموجة الضوئية سيكون التبعثر والإنتشار في أشده ، وفي الطبقى السفلى من الغلاف الجوي تقوم جزيئات الأوكسجين والنتروجين ببعثرة الموجات الضوئية القصيرة كاللونين الأزرق والبنفسجي إلى درجةً أكبر بكثير من الموجات الضوئية الطويلة كموجات اللونين الأحمر والأصفر ، وفي الواقع يكون تناثر اللون البنفسجي وطول موجته “400 نانو متر” أكبر بـ 9.4 مرات من تناثر الضوء الأحمر الذي يبلغ طول موجته “700 نانو متر”.

وعلى الرغم من أنّ جسيمات الغلاف الجوي تبعثر اللون البنفسجي أكثر من اللون الأزرق “450 نانو متر”، إلا أننا نرى السماء زرقاء وذلك لأنّ أعيننا تكون أكثر حساسيةً للضوء الأزرق ولأنّ بعض الضوء البنفسجي يتمّ إمتصاصه في طبقات الغلاف الجوي العليا.

والذي يجعلنا أن نرى ألوانا أخرى أثناء شروق الشمس أو غروبها هو أن أشعة الشمس تمر عبر الغلاف الجوي كي تصل إلى عينيك ويتم بعثرة المزيد من الأضواء الزرقاء والبنفجسية، مما يسمح باللونين الأصفر والأحمر بأن يتألقا من خلالهما .