لماذا يكون لون السماء أزرق

في يوم صافي ومشمس تبدو السماء زرقاء، أما في المساء يتحول لون السماء إلى اللون الاحمر ، الوردي و البرتقالي، لماذا هي السماء زرقاء ؟ وما يجعل الغروب احمر اللون ؟، و للإجابة على هذه الأسئلة علينا تعلم المزيد عن الضوء والغلاف الجوي.

1. الغلاف الجوي : هو عبارة عن خليط من ذرات الغاز ومواد أخرى تحيط بالأرض ، غالبيتها تتكون من غاز النتروجين ( 78%) و الأوكسجين (21%) . كما يتواجد أيضاً غاز الأرجون و الماء ، و هنالك أيضاً كميات قليلة من الغازات الأخرى و أجزاء صلبة مثل الغبار و الرماد و حبوب اللقاح و بعض الأملاح من المحيطات .

إن تركيبة الغلاف الجوي تختلف بناءاً على موقعك أو الطقس و أمور عديدة أخرى . وقد تكون هنالك كميات أكثر من الماء في الهواء بعد عاصفة ماطرة أو بالقرب من المحيطات . كما أن البراكين قد تبعث كميات أكبر من الغبار في الغلاف الجوي، و التلوث قد يضيف المزيد من الغازات والغبار ، وتزداد كثافة الغلاف الجوي كلما ارتفعت إلى الأعلى . ولا يوجد خط فاصل بين الغلاف الجوي والفضاء و تكون الكثافة متدرجة.

2. الأمواج الضوئية : الضوء هو نوع من الطاقة المشعة أو انه يتنقل عبر الامواج . هنالك العديد من انواع الطاقة الأخرى التي تنتقل بالأمواج ، مثلاً الصوت هو عبارة عن موجات من الهواء المتذبذب ، أما الضوء فهو عبارة عن أمواج من الحقول الكهربائية والمغناطسية المتذبذبة ، وهو جزء صغير من نطاق أوسع من الحقول الإلكترومغناطيسية المتذبذبة ، وهو نطاق يدعى ( الطيف الكهرومغناطيسية ) ، تنتقل موجات الإلكترومغناطيسية عبر الفضاء بسرعة 292،792 كيلو متر في الثانية . وهذا يدعى سرعة الضوء ، وقوة الإشعاع تعتمد على طول الموجة وترددها ، وطول الموجة هو المسافة بين أعلى نقطة لكل موجة . أما التردد فهو عدد الموجات التي تمر في الثانية الواحدة ، كلما زاد طول الموجة الضوئية انخفض معدل التردد وقلت كمية الطاقة.

3. ألوان الضوء : الضوء المرئي هو جزء من الطيف الإلكترومغناطيسية التي تراه العين، أشعة الشمس وضوء المصباح يبدوان أبيضا اللون و في الواقع هما مزيج من عدة الوان .

4. يمكن أيضاً رؤية الطيف من خلال قوس القزح في السماء ، والألوان تندمج مع بعضها بشكل مستمر ، وفي أحد أطراف الطيف يوجد اللون الاحمر والبرتقالي وهذه الألوان تندرج إلى اللون الأصفر والأخضر والأزرق و النيلي و البنفسجي، فالألوان لديها أطوال أمواج و ترددات و طاقات مختلفة ، واللون البنفسجي هو من أقصر الأمواج المرئية في الطيف وهذا يعني أن لديه أعلى تردد وطاقة ، بينما اللون الأحمر لديه أطول موجة و أخفض تردد و طاقه.

5. الضوء في الهواء : الضوء ينتقل في الفضاء على شكل خطوط مستقيمة طالما ليست هناك أي معوقات ، الضوء يسير في خطوط مستقيمة لحين اصطدامه ببعض من الغبار أو جزيئات غازية، ما يحدث للضوء عندئذ يعتمد على طول الموجة و حجم الأشياء التي يرتطم بها، جزيئات الغبار و قطرات الماء أكبر بكثير من طول موجة الضوء المرئي ، و عندما يصطدم الضوء بهذه الجزيئات الكبيرة ينعكس في اتجاهات مختلفه ، ألوان الضوء المختلفة جميعها تنعكس في نفس الطريقة ، والضوء المنعكس يبدو أبيض اللون لأنه ما زال يحتوي على جميع الألوان ، جزيئات الغاز أصغر من طول موجة الضوء المرئي ، و عندما يرتطم الضوء بجزيئات الغاز يعمل بشكل مختلف حيث أن بعضاً منه يتم امتصاصه ، و بعد فتره زمنيه ينبعث الضوء في اتجاه مختلف .

واللون المنبعث هو نفس اللون الذي تم امتصاصه ، ألوان الضوء المختلفة بشكل متابين و جميع الألوان يتم امتصاصها ولكن ألوان الترددات المرتفعة مثل اللون الأزرق يتم امتصاصها بشكل أكبر من الترددات المنخفضة كاللون الأحمر، هذه العملية تدعى ( إنتشار ريلاي ) نسبه إلى "اللورد جون ريلاي" الفيزيائي البريطاني الذي اكتشفها عام 1870 م .

6. لماذا السماء زرقاء : اللون الازرق في السماء يأتي نتيجة عملية ( أنتشار ريلاي ) حين ينتقل الضوء عبر الغلاف الجوي تعبر معظم الأمواج الطويلة ، والقليل من الضوء الأحمر و البرتقالي والأصفر يتأثر بالقليل من الجو .

على أية حال فإن الكثير من أمواج الضوء القصيرة يتم امتصاصها من قبل جزيئات الغاز ، بينما يتم انعكاس الضوء الأزرق في اتجاهات مختلفة حيث يتم انتشارها في جميع أنحاء السماء ، و أينما نظرت قد يصلك بعض من الضوء الأزرق المنتشر و بما أنك ترى الضوء في كل مكان تبدو السماء زرقاء ، و كلما نظرت أقرب إلى الأفق تبدو السماء باهتة أكثر من أجل وصول الضوء الأزرق المنتشر عليه عبور كميات هواء أكثر . وبعضاً منه يتم انتشاره في اتجاهات مختلفة مما يجعل كميات ضوء زرقاء أقل تصل إليك ولون السماء بالقرب من الأفق يكون أكثر بهتةً .