چرا آسمان آبیه و غروب قرمز می‌شه؟

یه سؤالِ به‌ظاهر ساده که جوابش پر از فیزیکِ جالبه: چرا آسمون آبیه؟ و چرا همون آسمون موقعِ غروب قرمز و نارنجی می‌شه؟ جوابِ هر دو به یه پدیده برمی‌گرده به اسمِ پراکندگیِ ریلی (Rayleigh scattering). وقتی بفهمیش، آسمون رو دیگه مثلِ قبل نمی‌بینی.

نورِ سفید، در واقع همهٔ رنگ‌هاست

اول یه یادآوری: نورِ خورشید که سفید به نظر می‌رسه، در واقع ترکیبی از همهٔ رنگ‌هاست (همون رنگین‌کمان). هر رنگ یه طولِ موجِ متفاوت داره؛ نورِ آبی طولِ موجِ کوتاهی داره (حدودِ ۴۰۰ نانومتر) و نورِ قرمز طولِ موجِ بلندتری (حدودِ ۷۰۰ نانومتر). همین تفاوتِ طولِ موج، کلیدِ ماجراست.

چرا آبی؟ چون کوتاه‌تر، بیشتر پخش می‌شه

وقتی نورِ خورشید واردِ جوّ می‌شه، به مولکول‌های ریزِ هوا برخورد می‌کنه و به همه‌طرف پخش (پراکنده) می‌شه. ولی این پخش‌شدن برای همهٔ رنگ‌ها یکسان نیست؛ رنگ‌های با طولِ موجِ کوتاه‌تر خیلی بیشتر پخش می‌شن. مقدارش هم دقیقه: شدتِ پراکندگی با توانِ چهارمِ معکوسِ طولِ موج رابطه داره. یعنی چون طولِ موجِ آبی حدودِ نصفِ قرمزه، آبی چندین برابرِ قرمز پخش می‌شه. نتیجه؟ نورِ آبی توی کلِ آسمون پخش می‌شه و از هر جهت به چشمِ ما می‌رسه، برای همین آسمون رو آبی می‌بینیم.

یک سؤالِ ظریف: پس چرا بنفش نه؟

اگه طولِ موجِ کوتاه‌تر بیشتر پخش می‌شه، نورِ بنفش که طولِ موجش از آبی هم کوتاه‌تره، باید بیشتر پخش شه؛ پس چرا آسمون بنفش نیست؟ دو دلیل: اول، چشمِ ما به آبی حساس‌تر از بنفشه؛ دوم، بخشی از نورِ بنفش در لایه‌های بالاییِ جوّ جذب می‌شه. ترکیبِ این دو باعث می‌شه آبی غالب شه. این همون جزئیاتیه که اغلب در توضیح‌های ساده جا می‌افته.

چرا غروب قرمز می‌شه؟ مسئلهٔ مسیر است

حالا که مکانیزم رو فهمیدی، غروب راحت توضیح داده می‌شه. وسطِ روز، خورشید بالای سرته و نورش از کمترین ضخامتِ جوّ می‌گذره. ولی موقعِ غروب، خورشید پایینِ افقه و نورش باید از یه مسیرِ خیلی طولانی‌ترِ جوّ عبور کنه تا به تو برسه. توی این مسیرِ طولانی، نورِ آبی آن‌قدر به اطراف پخش می‌شه که عملاً چیزی ازش به‌سمتِ تو باقی نمی‌مونه. چیزی که می‌مونه و مستقیم به چشمت می‌رسه، همون رنگ‌های با طولِ موجِ بلنده: قرمز، نارنجی و زرد. به همین خاطر غروب (و طلوع) گرم و سرخه.

همین پدیده، جاهای دیگه هم هست

این مکانیزم فقط مالِ آسمونِ زمین نیست. هرجا نور از یه محیطِ پر از ذراتِ ریز بگذره، رنگ‌های کوتاه‌تر بیشتر پخش می‌شن. به همین خاطره که دودِ رقیق آبی‌فام دیده می‌شه، یا چرا مهِ غلیظ نور رو پخش می‌کنه. حتی رنگِ آبیِ بعضی چیزها در طبیعت به جای رنگدانه، به همین پراکندگیِ نور برمی‌گرده.

جمع‌بندی

پس کلِ ماجرا یه قاعدهٔ ساده‌ست: نورِ با طولِ موجِ کوتاه‌تر (آبی) خیلی بیشتر از نورِ بلندتر (قرمز) در جوّ پخش می‌شه. وسطِ روز، این آبیِ پخش‌شده از همه‌طرف به چشمت می‌رسه و آسمون آبی می‌شه؛ موقعِ غروب، نور از مسیرِ طولانی‌تری می‌گذره، آبی پخش و حذف می‌شه و قرمز می‌مونه. دفعهٔ بعد که غروب رو نگاه کردی، در واقع داری فیزیکِ پراکندگیِ نور رو می‌بینی.

مطالب مرتبط

• چرا فصل‌ها عوض می‌شن؟ افسانهٔ فاصله از خورشید
• رعد و برق چطور شکل می‌گیره و چرا از خورشید داغ‌تره؟