جميعنا نتعجب من جمال السماء الزرقاء في يوم صاف ونتسائل لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟ هل يبدو كما هو الحال على الأرض على الكواكب الأخرى؟
يعتقد الكثير من الناس أن السماء تبدو زرقاء لأن ضوء الشمس يرتد عن سطح المحيط ويعود إلى السماء. لكن في الحقول الخضراء البعيدة عن البحر، تبدو السماء زرقاء أيضاً. رأي آخر هو أن مصدر السماء الزرقاء هو قطرات الماء في الغلاف الجوي. ولكن في المناطق الجافة جداً مثل الصحاري، تبدو السماء زرقاء. ما هو المصدر الحقيقي للون السماء الأزرق؟
قد تكمن الإجابة في مصدر ضوء نظامنا الشمسي، أو بالأحرى الشمس. قد يظهر ضوء الشمس باللون الأبيض، لكنه في الواقع يتكون من مجموعة من الألوان المختلفة، من الأحمر إلى الأرجواني. لكن الطريقة التي يتفاعل بها ضوء الشمس مع الغلاف الجوي تجعل السماء زرقاء.
ينتقل الضوء في شكل موجات، ولكل لون من ألوان الطيف طول موجي محدد. في حين أن الضوء الأحمر له أطول طول موجي، فإن الضوء الأزرق والبنفسجي لهما أطوال موجية أقصر بكثير.
يتفاعل الضوء بطرق مختلفة مع المادة التي يمر بها في طريقه إلى الأرض. على سبيل المثال، إذا كان ضوء الشمس يمر عبر مادة شفافة (مثل الماء)، فإن موجات الضوء تنكسر لأن سرعة الضوء تتغير أثناء انتقاله من وسط (مثل الهواء) إلى آخر (مثل الماء). تعكس بعض المواد، مثل المرايا، الضوء في اتجاه واحد، بينما تشتت مواد أخرى الضوء في اتجاه واحد اتجاهات كثيرة.
لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟
عندما يصل ضوء الشمس إلى الغلاف الجوي للأرض، فإنه يتشتت أو ينحرف بفعل جزيئات الغاز الصغيرة في الهواء، ومعظمها من النيتروجين والأكسجين.
يعتمد تشتت الضوء في الغلاف الجوي على الطول الموجي للضوء وحجم المادة التي تشتت الضوء، فيما يسمى تشتت رايلي، الذي سمي على اسم الفيزيائي البريطاني اللورد رايلي الذي اكتشفه. يُعرَّف تشتت رايلي بأنه تشتت الضوء أو الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة جسيمات نصف قطرها عُشر الطول الموجي للإشعاع.
جزيئات الغاز في الهواء، مثل غاز الهيدروجين، والتي تشكل 78٪ من الغلاف الجوي، أصغر بحوالي ألف مرة من الطول الموجي للضوء المرئي. تمتص جزيئات الأكسجين والنيتروجين الموجودة في الغلاف الجوي السفلي أطوال موجية أقصر، مثل الأزرق والبنفسجي، وتبعثرها في جميع الاتجاهات، بينما تمر الأطوال الموجية الأطول من اللون الأحمر أرض.
لكن سماء الظهيرة تبدو زرقاء وليست أرجوانية لأن أعيننا أكثر حساسية للأزرق. والضوء البنفسجي تمتصه جزيئات الغاز في الهواء في الغلاف الجوي العلوي. النجوم زرقاء لدرجة أننا لا نستطيع رؤيتها في الصباح.
إذا نظرنا إلى السماء بعيداً عن الشمس، فإن الجزيئات الصغيرة تبعثر الضوء الأزرق المنتشر من السماء. وتنتقل عبر الغلاف الجوي، وترى اللون الأزرق باتجاه أعيننا.
لماذا تبدو السماء حمراء عند غروب الشمس؟
بعد الإجابة على السؤال “لِمَاذَا لَوْنُ السَّمَاءْ أَزْرَقْ؟”، ماذا عن اللون الأحمر؟ عندما تنزل الشمس نحو الأفق عند غروب الشمس، تمر أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي بزاوية مائلة ثم تنتقل لمسافة أطول من فترة الظهيرة.
في الوقت نفسه، يوجد عدد أكبر من جزيئات النيتروجين والأكسجين في الغلاف الجوي، وكذلك جزيئات الغبار التي تحجب أشعة الشمس وتبعثرها، مقارنة بالظهيرة. وقطرات بخار الماء ضخمة نسبياً مقارنة بالأطوال الموجية للضوء المرئي.
تحجب هذه الجسيمات والقطرات الغالبية العظمى من الأطوال الموجية القصيرة. مثل موجات الضوء الأزرق والبنفسجي، مما يقلل من تأثير هذين اللونين على السماء. فقط الألوان ذات الأطوال الموجية الأطول، مثل الأحمر والبرتقالي، تصل إلى الأرض.
تصبغ هذه الأشعة الغبار والجزيئات الأخرى بالقرب من الأفق. وكذلك قطرات الماء في السحب عند غروب الشمس باللون الأحمر والبرتقالي والأصفر.
إقرأ أيضاً… لماذا يبدو لون السماء أزرق؟ ولماذا يكون أحمراً وقت الغروب؟
كيف تبدو السماء على الكواكب الأخرى؟
إذا كنا أقرب إلى الفضاء، فسنرى السماء سوداء لأن لا شيء ينثر ضوء الشمس حتى يصل إلى أعيننا. على عكس الأرض، فإن الغلاف الجوي للمريخ مليء بالغبار الناعم ويسيطر عليه ثاني أكسيد الكربون. تشتت هذه الجسيمات الرقيقة الضوء بشكل مختلف عن الغازات والجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للكوكب أرض.
تظهر الصور التي تم إرسالها من المركبات الفضائية والطوافات التابعة لناسا والتي تم إرسالها إلى المريخ أن غروب الشمس على سطح المريخ هو عكس ما شوهد على الأرض.
عند الظهيرة، تتحول السماء فوق المريخ إلى اللون البرتقالي أو الأحمر. ولكن عند غروب الشمس، تتحول السماء حول المريخ إلى اللون الأزرق الرمادي.
وذلك لأن الغبار في الغلاف الجوي يمتص اللون الأزرق، مما يعطي السماء مظهراً مائلاً إلى الحمرة. بينما ينتشر الضوء الأزرق فوق المنطقة المحيطة بالشمس. اللون الأزرق ليس واضحا السماء على المريخ عند شروق الشمس وغروبها فقط، عندما يمر الضوء عبر أكبر قدر ممكن من الغبار.
