لماذا لون السماء أزرق ،
تبدو السماء زرقاء للعين البشرية حيث تنتشر موجات الضوء الأزرق القصيرة أكثر من الألوان الأخرى في الطيف ، مما يجعل الضوء الأزرق أكثر وضوحًا لفهم لماذا السماء زرقاء ، نحتاج أولاً إلى فهم القليل عن الضوء. على الرغم من أن ضوء الشمس يبدو أبيضًا ، إلا أنه يتكون بالفعل من طيف من العديد من الألوان المختلفة ، كما يمكننا أن نرى عندما تنتشر في قوس قزح . يمكننا أن نفكر في الضوء على أنه موجة من الطاقة ، والألوان المختلفة لها طول موجي مختلف. يوجد في أحد طرفي الطيف الضوء الأحمر الذي له أطول طول موجي ، وفي الطرف الآخر يوجد أضواء زرقاء وبنفسجية ذات طول موجي أقصر بكثير عروس يقدم لك كل ما تحتاج إلي معرفته عن لماذا يصل لنا لون السماء زرقاء .

لم السماء زرقاء؟
عندما يصل ضوء الشمس إلى الغلاف الجوي للأرض ، فإنه يتشتت أو ينحرف عن طريق جزيئات الغاز الصغيرة (معظمها من النيتروجين والأكسجين) في الهواء. نظرًا لأن هذه الجزيئات أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء المرئي ، فإن مقدار التشتت يعتمد على الطول الموجي. يسمى هذا التأثير تشتت رايلي ، الذي سمي على اسم اللورد رايلي الذي اكتشفه لأول مرة.
تنتشر الأطوال الموجية الأقصر (البنفسجي والأزرق) بشدة ، لذا فإن المزيد من الضوء الأزرق يتناثر باتجاه أعيننا أكثر من الألوان الأخرى. قد تتساءل لماذا لا تبدو السماء أرجوانية بالفعل لأن الضوء البنفسجي مبعثر بقوة أكبر من اللون الأزرق. هذا لأنه لا يوجد الكثير من اللون البنفسجي في ضوء الشمس لتبدأ به ، وأعيننا أكثر حساسية للأزرق.
الضوء الأزرق الذي يعطي السماء لونها ، يكون ساطعًا بما يكفي لجعل كل النجوم التي نراها في الليل تختفي لأن الضوء الذي تنبعث منه يكون أكثر قتامة.

لماذا يتلاشى اللون الأزرق باتجاه الأفق؟
قد تلاحظ أيضًا أن السماء تميل إلى أن تكون أكثر حيوية في السماء وتتلاشى مع وصولها إلى الأفق. وذلك لأن الضوء القادم من الأفق كان عليه أن ينتقل عبر الهواء وبالتالي تم تشتيته وتناثره. يلعب سطح الأرض أيضًا دورًا في تشتيت هذا الضوء وعكسه. نتيجة لهذه الكمية المتزايدة من التشتت ، تقل هيمنة الضوء الأزرق وبالتالي نرى زيادة في كمية الضوء الأبيض.
تأثير تيندال
اتخذ جون تيندال الخطوات الأولى نحو شرح لون السماء بشكل صحيح في عام 1859. اكتشف أنه عندما يمر الضوء عبر سائل صافٍ يحمل جزيئات صغيرة معلقة ، فإن الأطوال الموجية الزرقاء الأقصر تنتشر بقوة أكبر من الأحمر. يمكن إثبات ذلك من خلال تسليط شعاع من الضوء الأبيض عبر خزان الماء مع القليل من الحليب أو الصابون المخلوط. من الجانب ، يمكن رؤية الشعاع من خلال الضوء الأزرق الذي ينثره ؛ لكن الضوء الذي يُرى مباشرة من النهاية يتحول إلى احمرار بعد مروره عبر الخزان. يمكن أيضًا إظهار الضوء المتناثر مستقطبًا باستخدام مرشح للضوء المستقطب ، تمامًا كما تظهر السماء بلون أزرق أعمق من خلال نظارات شمسية بولارويد.

يُطلق على هذا اسم تأثير تيندال بشكل صحيح ، ولكنه معروف أكثر لدى علماء الفيزياء باسم تشتت رايلي - بعد اللورد رايلي ، الذي درسه بمزيد من التفصيل بعد بضع سنوات. لقد أظهر أن كمية الضوء المنتشر تتناسب عكسياً مع القوة الرابعة من الطول الموجي للجسيمات الصغيرة بما فيه الكفاية. ويترتب على ذلك أن الضوء الأزرق يتشتت أكثر من الضوء الأحمر بمعامل (700/400) 4 ~ = 10.

الغبار أم الجزيئات؟
اعتقد تيندال ورايلي أن اللون الأزرق للسماء يجب أن يكون بسبب جزيئات صغيرة من الغبار وقطرات من بخار الماء في الغلاف الجوي. حتى اليوم ، يقول الناس أحيانًا بشكل غير صحيح أن هذا هو الحال. أدرك العلماء لاحقًا أنه إذا كان هذا صحيحًا ، فسيكون هناك تباين في لون السماء مع ظروف الرطوبة أو الضباب أكثر مما لوحظ بالفعل ، لذلك افترضوا بشكل صحيح أن جزيئات الأكسجين والنيتروجين في الهواء كافية لتفسير التشتت. تمت تسوية القضية أخيرًا بواسطة أينشتاين في عام 1911 ، الذي قام بحساب الصيغة التفصيلية لتشتت الضوء من الجزيئات ؛ ووجد أن هذا يتفق مع التجربة. حتى أنه كان قادرًا على استخدام الحساب كتحقق إضافي من رقم Avogadro عند مقارنته بالملاحظة.الجزيئات قادرة على تشتيت الضوء لأن المجال الكهرومغناطيسي لموجات الضوء يستحث لحظات ثنائي القطب الكهربائي في الجزيئات.

لماذا ليس البنفسج؟
إذا كانت الأطوال الموجية الأقصر مبعثرة بشدة ، فهناك لغز لماذا لا تظهر السماء بنفسجية ، اللون الذي له أقصر طول موجي مرئي. إن طيف انبعاث الضوء من الشمس ليس ثابتًا في جميع الأطوال الموجية ، بالإضافة إلى أنه يمتص من قبل الغلاف الجوي العالي ، لذلك هناك القليل من البنفسجي في الضوء. كما أن أعيننا أقل حساسية للبنفسج. هذا جزء من الجواب. ومع ذلك ، يظهر قوس قزح أنه لا يزال هناك قدر كبير من الضوء المرئي الملون باللون النيلي والبنفسجي وراء اللون الأزرق. تكمن بقية الإجابة على هذا اللغز في الطريقة التي تعمل بها رؤيتنا. لدينا ثلاثة أنواع من مستقبلات الألوان ، أو المخاريط ، في شبكية العين. يطلق عليها الأحمر والأزرق والأخضر لأنها تستجيب بشدة للضوء عند تلك الأطوال الموجية. حيث يتم تحفيزهم بنسب مختلفة ،نظامنا البصري يبني الألوان التي نراها.

غروب الشمس

عندما يكون الهواء صافياً ، يظهر غروب الشمس باللون الأصفر ، لأن ضوء الشمس قد تجاوز مسافة طويلة في الهواء وتشتت بعض الضوء الأزرق. إذا كان الهواء ملوثًا بجزيئات صغيرة ، طبيعية أو غير ذلك ، فسيكون غروب الشمس أكثر احمرارًا. قد تكون غروب الشمس فوق البحر برتقالية أيضًا ، بسبب جزيئات الملح في الهواء ، والتي تعتبر مبعثرات تيندال الفعالة. تُرى السماء حول الشمس محمرة ، وكذلك الضوء القادم من الشمس مباشرة. وذلك لأن كل الضوء ينتشر جيدًا نسبيًا من خلال زوايا صغيرة - ولكن من المرجح أن يتشتت الضوء الأزرق مرتين أو أكثر على مسافات أكبر ، تاركًا الألوان الصفراء والحمراء والبرتقالية.

لماذا سماء المريخ حمراء؟

أظهرت الصور المرسلة من مركبة الإنزال على المريخ Viking Mars في عام 1977 ومن باثفايندر في عام 1997 سماء حمراء شوهدت من سطح المريخ. كان هذا بسبب الغبار الغني بالحديد الأحمر الذي ألقى في العواصف الترابية التي تحدث من وقت لآخر على المريخ. سيتغير لون سماء المريخ حسب الأحوال الجوية. يجب أن يكون لونه أزرق عندما لا تكون هناك عواصف حديثة ، لكنه سيكون أكثر قتامة من سماء الأرض أثناء النهار بسبب الغلاف الجوي الرقيق للمريخ.