چرا آسمان آبی است؟ + رنگ اصلی

آیا تا به حال در هنگام تماشای آسمان از خودتان پرسیده اید چرا آسمان آبی است؟ شاید این سوال برایتان آشنا باشد چون مشابه آن را در کلاس پنجم یا سوم خوانده ایم. تحقیق درباره آسمان آبی در هر سنی جذاب است؛ چرا که توجه به آسمان بیکران و گاه ستاره های درخشان آن حس خوبی برایمان می آورد. به راستی تمام این آفرینش توسط خالق آن زیبا و شگفت انگیز آفریده شده است.

چرا آسمان آبی است؟ به زبان ساده

وقتی نور خورشید به جو زمین می‌رسد توسط گاز‌ها و ذرات موجود در هوا در جهات مختلف پراکنده می‌شود. در این میان نور آبی بیشتر از سایر رنگ‌ها پراکنده می‌شود، زیرا به صورت امواج کوتاه‌تر و کوچکتر حرکت می‌کند. به همین دلیل است که ما بیشتر اوقات آسمان آبی را می‌بینیم.

رنگ اصلی آسمان

رنگ اصلی آسمان در حقیقت بی رنگ است، ولی ما آن را به دلیل مولکول‌های نوری که درون جو منتشر می‌شوند آبی می‌بینیم. البته آسمان همیشه آبی نیست و گاهی می‌توان بی رنگ بودن آن را به چشم دید.

توضیح دلیل آبی بودن آسمان

چرا آسمان آبی است؟ جواب این سوال در علم فیزیک نهفته است. دقیقا وقتی که نور خورشید از اتمسفر (جو) زمین عبور می‌کند، پرتو‌های نور با برخورد با مولکول‌های هوا در تمام جهات پراکنده می‌شوند و نور در انتهای طیف آبی‌رنگ، قوی‌تر از دیگر رنگ‌ها پراکنده می‌شود.

اما جالب اینجاست که در فضای بیرونی کره زمین و بالاتر از اتمسفر (جو)، آسمان حتی زیر نور خورشید هم سیاه دیده می‌شود. این یکی از حیرت آورترین پدیده‌هایی است که مسافران در پرواز‌های فضایی آن را رویت می‌کنند. ویلیام شاتنر بعد از پرواز به فضا در توصیف آنچه دیده گفت: «رنگ آبی کنار می‌رود و حالا دیگر به سیاهی خیره می‌شوی. این چیزی است که می‌بینی.»

این سیاهی به آسانی قابل درک است. تا هنگامی که مستقیما به خورشید نگاه نکنید، دلیلی نیست که آسمان روشن و درخشان باشد. معمای اصلی اینجاست که چرا اینجا و بر روی سطح کره زمین، آسمان روشن و به رنگ آبی دیده می‌شود. این یک رمز و راز دیرینه است که تا اواخر قرن نوزدهم توضیح دقیقی برای آن وجود نداشت.

نکته کلیدی این ماجرا اثری است که تحت عنوان «پراکندگی ریلی» شناخته می‌شود و توسط لرد ریلی کشف شد. این اثر به شیوه‌ای که نور در برخورد با ذرات کوچک پراکنده می‌شود اشاره دارد؛ حتی ذراتی که یک‌دهم طول موج نور هستند و این ذرات ریز شامل مولکول‌هایی که اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهند نیز می‌شود.

ریلی ثابت کرد که طول موج‌های بلندتر، مربوط به انتهای قرمز طیف، به اندازه طول موج‌های کوتاه‌تری مثل آبی و بنفش پراکنده و پخش نمی‌شوند. در بین این دو رنگ هم، رنگ آبی غالب است؛ بخشی از آن به این خاطر است که چشمان ما به رنگ آبی حساس‌تر است و در عین حال به این خاطر نیز هست که خورشید نور بنفش کمتری را ساطع می‌کند.

چرا آسمان قرمز می‌شود؟

گاهی وقت‌ها دیده اید که در اوایل صبح و یا هنگام غروب رنگ آسمان قرمز است، اما دلیل این اتفاق چیست؟ هر چه خورشید در آسمان پایین‌تر می‌رود، نور می‌بایست از هوای بیشتری عبور کند و به همین دلیل نور‌ها طول موج بلندتری را ساطع می‌کنند و سبب می‌شوند که موج نور قرمز پر رنگ‌تر به نظر بیاید؛ چرا که نور آبی به دلیل طول موج کمتری که دارد در فاصله دورتری قرار دارد و قبل از این که چشم ما بتواند آن‌ها ببیند در هوا پراکنده می‌شود.

لازم است بدانید که چشم‌های ما جهت درک طول موج‌های مختلف عملکرد متفاوتی نیز دارد. گیرنده‌های آبی در چشم انسان حساس‌تر از گیرنده‌های قرمز هستند و همین موضوع دلیلی است که ما رنگ آبی را سریع‌تر تشخیص دهیم.

چرا آسمان آبی است به زبان کودکانه

رنگ آسمان در حقیقت بی رنگ است، ولی ما آن را به دلیل مولکول‌های نوری که درون جو منتشر می‌شوند آبی می‌بینیم. البته دلیل علمی و منطقی پشت این واقعه است که معروف به پدیده انتشار نور است، رنگ آبی با طول موج کوتاه بیشتر از رنگ قرمز در آسمان منتشر می‌شود، بنابراین چشم ما نور آبی را بیشتر و بهتر تشخیص داده و آسمان را از ازل تا تاکنون آبی مشاهده کرده است.

تبدیل آسمان آبی به سفید!

محققان آمریکایی دریافته اند که اگر مهندسان هواشناسی برای متعادل کردن دمای جهان، افشانه‌های شکننده نور در جو بالایی زمین تزریق کنند، آسمان آبی به شکل سفید رنگ در خواهد آمد.

انتشار ذرات معلق سولفات در جو باید در حالت نظری به کاهش دمای جهانی از طریق منعکس کردن بخش کوچکی از نور خورشید وارده به زمین بپردازد. با این حال ذرات اضافی نیز ممکن است به انکسار بیشتر نور باقی مانده در جو بپردازند. به گفته محققان موسسه علوم کارنگی در کالیفرنیا، این امر باعث کاهش ۲۰ درصدی میزان نور خورشید مستقیما تابیده شده بر زمین شده و همچنین سطوح نور پراکنده نرمتر را افزایش خواهد داد.

این کار همچنین می‌تواند تاثیرات مهمی بر حیات و فناوری انسان داشته باشد. کاهش نور مستقیم خورشید می‌تواند بر صنعت خورشیدی تاثیر بگذارد که بر نور مستقیم خورشید برای تولید بیشترین میزان انرژی خود تکیه دارد.

اما افزایش نور خورشید پراکنده می‌تواند عمل فتوسنتز را در پوشش‌های زیر درختان ارتقا بخشد. اگرچه واضح‌ترین تاثیر در بالای سر انسان قرار دارد.

بیشتر بخوانید: 

• آسمان در سیارات دیگر چه شکلی است؟
• اولین خواسته فضانوردان بعد از بازگشت + فیلم

رنگ آبی آسمان در اثر پراکنده شدن نور با مولکول‌های هوا ایجاد می‌شود. این پراکندگی برای طول موج‌های کوتاه آبی بسیار قویتر از طول موج‌های بلند قرمز است. این در حالیست که ذرات معلق در هوا بسیار بزرگتر از مولکول‌های هوا بوده و نور قرمز را با قدرت بیشتر پراکنده می‌کنند که باعث محو شدن رنگ آبی پراکنده شده توسط مولکول‌های ریزتر و درخشنده‌تر و سفیدتر شدن آسمان خواهد شد.

این محققان به محاسبه چگونگی تاثیر ذرات پراکنده با قطر از ۰.۱ تا ۰.۹ میکرومتر بر طبف نور پراکنده و تاثیر آن بر رنگ آسمان پرداخته‌اند. آن‌ها دریافتند که در تمام این قطر‌ها آسمان از رنگ محوتری برخوردار خواهد شد. ذرات دارای قطر متوسط در این محدود می‌توانند رنگ آسمان را سفیدتر جلوه دهند.

این تاثیر در حومه شهر‌ها از وضوح بیشتری برخوردار است که آلودگی هوا در آن‌ها بسیار کمتر است. اگرچه تردید‌های مهم زیادی باقی مانده از آن جمله اینکه چه اندازه ذرات معلق باید توسط مهندسان هواشناسی مورد استفاده قرار گیرد و چگونه اندازه آن‌ها می‌تواند در طول زمین با به هم چسبیده شدن ذرات در محیط تغییر ایجاد کند.

چرا رنگ ستاره‌های آسمان با هم متفاوت است؟

رنگ ستاره‌ها با هم فرق دارند و این تفاوت به درجه حرارت سطحی آن‌ها بستگی دارد. امشب موقع نگاه کردن به آسمان تاریک، به ستاره‌ها دقت کنید. به‌نظر شما ستاره‌ها به چه رنگ‎هایی دیده می‎شوند؟ چی؟ سفید و درخشان هستند؟ خب کمی دیگر دقت کنید! چندتا هم زرد دیدید؟ بعضی‌‏ها هم انگار نارنجی یا قرمزند؟ ستاره آبی کم‎رنگ هم پیدا کرده‌اید؟ خب خب خیلی هم عالی! اصلا نگران نباشید شما خیالاتی نشده ‎اید اتفاقا چشم‎های شما دارد خیلی درست و دقیق می‎بیند.

رنگ ستاره‌ها با هم فرق دارند و این یک پدیده واقعی است که ممکن است قبلا هم به آن توجه کرده باشید، ولی این تفاوت رنگ ستاره‌ها به چه چیزی مربوط می‏‌شود؟ چه چیزی باعث می‎شود یک ستاره رنگی نزدیک به آبی داشته باشد و دیگری زرد یا نارنجی باشد؟

رنگ ستاره‌ها به دمای آن‎ها ربط پیدا می‎کند. احتمالا توی فیلم‎ها یا آزمایش‌های مدرسه دیده‌اید که وقتی یک تکه آهن را روی آتش می‎گیرند، آهن از رنگ تیره کم‎کم به نارنجی و زرد درمی‌آید و اگر این داغ کردن برای طولانی مدت ادامه پیدا کند، رنگش سفید می‌‎شود. مشابه این اتفاق درون ستاره‌ها رخ می‌دهد.

ستاره‌های مختلف عناصر متفاوتی در خود دارند، اما بیشترشان از هیدروژن، هلیوم، کربن و فلزات سنگین تشکیل شده‌اند. می‏‌دانیم که ستاره‌ها این عناصر را در واکنش‎های هسته‎ای می‎سوزانند و با انرژی تولید شده‎اش نور و گرما آزاد می‎کنند.

بسته به این که چه عناصری در ستاره می‎سوزد، میزان انرژی آزادشده و حرارتی که تولید می‎شود، فرق دارد؛ بنابراین میزان دمای ستاره بر رنگ آن هم تاثیر می‌گذارد؛ درست شبیه همان تکه آهن داغ‎ شده. نکته جالب این جاست که برخلاف تصورتان زرد و نارنجی، رنگ‌های مربوط به دما‌های خیلی زیاد نیستند بلکه سفید و آبی نشان‌دهنده دمای خیلی‎ خیلی زیاد در ستاره‌ها هستند و ستاره‌های زرد، نارنجی و قرمز، ستاره‌های به نسبت سردتر‎ند.

چرا دریا آبی است؟

علاوه بر آسمان معمولا دریا هم به رنگ آبی دیده می‌شود. دانستیم چرا آسمان آبی است، حالا درباره رنگ دریا بیشتر بخوانیم. تنوع رنگ آب دریا در پس خود دلایلی زیستی و فیزیکی دارد؛ چشم ما هر تابش الکترو مغناطیسی که طول موج آن بین ۳۸۰ تا ۷۰۰ نانومتر باشد را می‌بیند. بر اساس این قوانین فیزیک پایه ما آب دریا را به رنگ‌های مختلف می‌توانیم ببینیم؛ برای مثال هنگامی که دریا عمق زیادی داشته باشد نور خورشید در کف دریا انعکاس نمی‌کند و ما آب را به رنگ آبی تیره می‌بینیم.

به دلیل جذب نور بالاتر مولکول‌های آب با جذب نور به طول موج‌های بالاتری می‌رسند که شامل رنگ‌های قرمز، زرد، سبز ونارنجی می‌شود، پس هرچه به عمق آب برویم به دلیل احتمال کم جذب شدن این رنگ، آب را آبی‌تر می‌بینیم. به طور کلی عوامل زیادی بر نوع رنگ دریا اثر میگذارند. گاهی اوقات مقدار شن و ماسه یا گل و لای، شدت امواج و طوفان، ریزه‌هایی که در آب دریا حل شدند و … بر رنگ دریا اثر میگذارد.

گردآوری: تابناک جوان

منابع: لاولی ساینس / گاما / خبرآنلاین / الی گشت / بیتوته.