|
علت آبی بودن آسمان
در يك روز آفتابي و بدون ابر، آسمان آبي است، زيرا قسمت آبي نور سفيد خورشيد به وسيلهي مولكولهاي هوا بيشتر به اطراف پراكنده ميشوند. وقتي در هنگام غروب خورشيد به آسمان نگاه ميكنيم، آسمان به رنگهاي قرمز و نارنجي است، زيرا قسمت آبي نور خورشيد در طول مسير پرتوها به اطراف پراكنده ميشوند و از مسير ديد ما خارج شدهاند.
***** در این تصویر نور های زرد- قرمز- آبی که طول موج های متفاوت دارند.
بر اثر شکست اتمسفری به وضوح پراکندگی آن ها مشخص است. ***
نور سفيد خورشيد مخلوطي از همهي رنگهاي تشكيل دهندهي رنگين كمان است. اين موضوع توسط ايزاك نيوتون نشان داده شده بود. او با استفاده از منشور توانست رنگهاي مختلف را جدا كند و يك طيف تشكيل دهد. رنگها به وسيلهي طول موجهاي مختلفشان از هم تشخيص داده ميشوند. بخش مرئي طيف در گسترهي نور قرمز با طول موج در حدود 720نانومتر، تا بنفش با طول موج 380نانومتر است؛ و رنگهاي نارنجي، زرد، سبز، آبي و نيلي ما بين نور قرمز و بنفش قرار دارند. در شبكيهي چشم انسان سه نوع مختلف از دريافتكنندههاي رنگي وجود دارد، كه نسبت به طول موجهاي قرمز، سبز و آبي به شدت واكنش نشان ميدهند. و در اصل باعث بينايي رنگي چشم ما ميشوند.
اثر تين دال (effect tyndall)
گامهاي ابتدايي براي توصيف رنگهاي آسمان به وسيلهي Jahn Tyndall در سال 1859 برداشته شد. او كشف كرد كه وقتي نور از ميان سطح شارهي شفاف )خالص) عبور ميكند، ذرات ريز معلق در شاره، طول موجهاي آبي را بيشتر از طول موج قرمز پخش ميكنند. اين مطلب را ميتوان به وسيلهي تابش پرتو نور سفيد به مخزن آبي كه كمي شير يا صابون در آن مخلوط شده نشان داد. از يك طرف مخزن، پرتو به صورت رنگ آبي كه منتشر ميكند ديده ميشود، اما بعد از اينكه پرتو مستقيما از ميان مخزن عبور كرد، در انتهاي آن قرمز ديده ميشود.
همچنين با استفاده از يك صافي قطبيده شده (پلاريزه شده) ميتوان نور پخش شده را به صورت قطبيده درآورد. مثالي براي اين موضوع زماني است كه از عينك آفتابي استفاده ميكنيم. كه در اين صورت آسمان آبي پررنگتر به نظر مي رسد.
اين پديده به اثر تين دال شهرت دارد. اما اين موضوع نزد فيزيكدانان به انتشار Ray Leigh معروف است. چرا كه Lord Ray Leigh بر روي جزئيات اين مطلب (رنگ آسمان) در سالهاي بعد بيشتر مطالعه كرد. هواویزه ها (ذرات جامد معلق در جو) و گازها می توانند امواج خورشید را منعکس نمایند. اگر طول امواج خورشید در مقايسه با اندازه ذرات هواویزه ها کوچکتر باشد، باعث می گردد تا طول موج های کوچکتر بیشتر پخش یا پراكنده شوند. براي ذراتي كوچكتر از يك طول موج، مقدار پراكندگي نور با عكس توان چهارم طول موج تغيـــيــر مي كند. مثلاً ، طولموج نور قرمز در حدود دو برابر طول موج نور آبي است. بنابراين پراكندگي نور قرمز در حدود يك شانزدهم پراكندگي نور آبي است. به این پدیده اصطلاحا پخش ری لای گفته می شود. علت آبی بودن آسمان هم به همین دلیل می باشد.
اكنون مي توانيد بفهميد كه چرا رنگ آسمان آبي است. نور خورشيد به وسيله مولكولها و ذرات گرد و غبار موجود در آسمان ، كه معمولاً در مقايسه با طول موجهاي نور مرئي بسيار كوچكند، پراكنده مي شود. به اين ترتيب، نور طول موجهاي كوتاه (نور آبي) بسيار شديدتر از نور طول موجهاي بلندتر به وسيله اين ذرات پراكنده مي شوند. وقتي كه به آسمان صاف نگاه مي كنيم ، بيشتر اين نور پراكنده شده است كه به چشم ما مي رسد. دامنه طول موجهاي كوتاه پراكنده شده (وحساسيت چشم آدمي به رنگ) منجر به احساس رنگ آبي مي شود. از سوي ديگر، فرض مي كنيم كه در يك روز مه آلود به آسمان نگاه مي كنيم. در اين صورت ، نور آبي باريكه اي كه به چشم ما مي رسد به طور كامل پراكنده شده است ، در حالي كه طول موجهاي بلندتر پراكنده نشده اند. بنابراين، احساس مي كنيم كه رنگ خورشيد متمايل به قرمز شده است. اگر آسمان جوي نداشت، آسمان سياه به نظر ميرسيد، و ستارگان در روز ديده مي شدند. در واقع از ارتفاع Km 16 به بالا، كه در آنجا جو زمين بسيار رقيق مي شود، همان طوري كه فضانوردان دريافته اند ، آسمان سياه به نظر مي رسد و ستارگان در روز ديده مي شوند.
چرا آسمان بنفش نيست؟
اگر طول موجهاي كوتاهتر با شدت بيشتري پراكنده ميشوند، اين مساله مطرح ميشود كه چرا رنگ آسمان بنفش نيست؟ (يعني رنگي با كوتاهترين طول موج مرئي(
طيف نور گسيل شده از خورشيد در تمام طول موجها پيوسته نيست و توسط اتمسفرِ بالايي جذب ميشود. بنابر اين بنفش كمتري در نور وجود دارد. همچنين چشمهاي ما حساسيت كمتري به آن رنگها دارند. ادامهي پاسخ به اين مساله به عملكرد بينايي ما مربوط است. در شبكيهي چشم ما سه نوع از دريافت كنندههاي حساس به نور يا سلول مخروطي وجود دارد. اين دريافت كنندهها به سه نور قرمز، آبي و سبز حساس هستند. هنگامي كه آنها به نسبتهاي مختلف تحريك ميشوند، سيستم بينايي ما رنگهايي كه ميبينيم را ميسازد.
هنگامي كه به آسمان نگاه ميكنيم سلولهاي مخروطي به تعداد كمي از نور قرمز پراكنده شده وهمچنين با شدت كمتري به طول موجهاي نارنجي و زرد حساسيت نشان ميدهند. سلولهاي مخروطي سبز به طول موج زرد به ميزان كمتري نسبت به طول موجهاي سبز و فيروزهاي پراكنده شده، واكنش ميدهند. سلولهاي مخروطي آبي توسط رنگهايي نزديك به طول موجهاي آبي كه با شدت زيادي پراكنده شدهاند تحريك ميشوند. در صورت عدم وجود بنفش و نيلي در طيف، آسمان به رنگ آبي همراه با مخلوطي از سبز به نظر ميرسيد. ولي طول موجهاي بنفش و نيلي كه شديدترين پراكندگي را دارند سلولهاي مخروطي قرمز را تقريبا همانند سلولهاي مخروطي آبي تحريك ميكنند. بدين علت است كه اين رنگها با افزايش كمي رنگ قرمز، آبي به نظر ميرسند. اثر كلي اين است كه سلولهاي مخروطي قرمز و سبز تقريبا به طور يكسان توسط نور آسمان تحريك ميشوند. اين در حالي است كه چون آبي شديدتر تحريك ميشود، عامل آبي بودن آسمان به حساب ميآيد.
غروب
زماني كه هوا صاف است، غروب به رنگ زرد پديدار خواهد شد. زيرا نور مسافت طولاني را در هوا پيموده و نور آبي به اطراف پراكنده شده است. اگر هوا با ذرات ريز آلوده باشد، غروب قرمزتر خواهد بود. همچنين در كنار دريا غروب ممكن است به علت ذرات نمك در هوا نارنجي باشد. كه اين امر نتيجهي اثر پراكندگي تين دال است.
هنگامي كه نور مستقيما از خورشيد ميآيد آسمان اطراف خورشيد قرمز به نظر ميرسد. اين امر بدان علت است كه تمام نور با تقريب درستي در ميان زاويهي كوچكي پخش شده است. چرا كه نور آبي در فاصلهاي تقريبا دو برابر يا فاصلهاي بيشتر از رنگهاي قرمز و زرد و نارنجي پراكنده ميشوند.
گاهي هوا داراي ذرات گرد و غبار يا قطره هاي آبي به بزرگي طول موج نور مرئي است. اگر چنين باشد، رنگهايي جز رنگ آبي ممكن است به شدت پراكنده شوند. مثلاً، كيفيت رنگي آسمان با بخار آب موجود در جو زمين تغيير مي كند. روزهايي كه هوا صاف و خشك است، آسمان آبي تر از روزهايي است كه رطوبت هوا زياد است. آسمان نيلگون ايتاليا و يونان ، كه قرنها الهامبخش شاعران و نقاشان بوده است، به سبب خشكي استثنايي هواي اين سرزمينهاست. مه آبي ـ خاكستري رنگي كه گاهي شهرهاي بزرگ را ميپوشاند بيشتر به سبب ذراتي است كه از موتورهاي درونسوز (اتومبيلها ، كاميونها) و كارخانه هاي صنعتي منتشر شده اند. موتور اتومبيل، حتي وقتي كه در حالت خلاص كار مي كند، در هر ثانيه بيشتر از 100 ميليارد ذره منتشر مي كند. بيشتر اين ذره ها نامرئي هستند و اندازه آنها در حدود m 0/000001 است . چنين ذره هايي كالبدي براي تجمع گازها ، مايعات و ذرات جامد ديـگــــــر ميشوند. اين ذره هاي بزرگتر سبب پراكندگي نور و تيرگي هوا مي شوند. گرانش بر اين ذره ها تا وقتي كه بر اثر تجمع مواد بيشتر در اطراف آنها خيلي بزرگ نشده اند چندان تأثيري ندارد. اين ذرات اگر بر اثر باران و برف مكرر شسته نشوند ممكن است ماهها در جو زمين بمانند. تأثير چنين ابرهاي غبارآلودي بر آب و هوا و بر سلامتي آدمي بسيار مهم است.
مه آبي و ماه آبي
ابرها و مه غليظ سفيد به نظر ميرسند. زيرا آنها از ذراتي بزرگتر از طول موج نور مرئي تشكيل شدهاند. و تمامي طول موجها را به طور يكسان پخش ميكنند. گاهي اوقات ممكن است ذرات بسيار كوچك ديگري در هوا باشند. بعضي از نواحي كوهستاني به واسطهي غبار آبي رنگشان مشهورند. كربن C10H16موجود در جو زمين به واسطهي واكنشهاي آبي با اوزون (O3) درون جو ذرات ريزي با پهنايي حدود 200 نانومتر تشكيل ميدهند كه نور آبي را پخش ميكنند. گاهي اوقات ممكن است كه آتش يك جنگل يا فوران يك آتشفشان جو زمين را با ذرات ريزي با طول موج 500-800 نانومتر بپوشانند. كه اندازهي مناسبي براي پخش نور قرمز است. اين امر خلاف اثر معمول تين دال است و ممكن است باعث شود كه ما فكر كنيم كه ماه كمي آبي رنگ است. چرا كه نور قرمز به خارج از محدودهي ديد ما پخش شده است. پديدهي آبي بودن رنگ ماه امري بسيار نادر و كمياب است.
چرا آسمان مريخ قرمز است؟
تصاوير فرستاده شده توسط وايكينگ از مريخ در سال 1977 آسمان قرمزي را كه بر روي سطح مريخ به نظر ميآيد، نشان داده است. اين به واسطهي بالا آمدن غبارهاي فراوان آهن غني شدهاي است كه در اثر طوفانهايي، هر چند مدت در مريخ اتفاق ميافتد. رنگ آسمان مريخ مطابق شرايط آب و هوايي تغيير ميكند. وقتي كه طوفانهاي اخير وجود نداشته باشد، بايد رنگ آن آبي باشد. اما به علت اينكه فضاي (جو) موجود در مريخ رقيق است، تيرهتر از اوقات روز كرهي زمين خواهد بود.
منبع : مرکز انجمنهاي تخصصي
:: موضوعات مرتبط:
زنگ تفریح
