لماذا نرى السماء زرقاء ؟
لماذا تبدو السماء زرقاء ؟
قد يبدو من الصعب الإجابة على هذه السؤال في البداية. لكن الفيزياء التي تقف وراءها ليست صعبة على الإطلاق! هناك شيئان يلعبان دورًا مهمًا في إعطاء اللون إلى السماء. واحد هو جو الأرض والآخر هو ضوء الشمس بالطبع. لذلك نحن بحاجة إلى معرفة المزيد عن هذين أولاً.
الضوء الأبيض القادم من الشمس هو مزيج من سبعة ألوان أساسية ،ولكل ضوء ملون تردد مطابق وطول موجي المرتبط به. فالضوء البنفسجي الملون أقصر طول موجي على الإطلاق ، بينما الأحمر لديه أكبر طول موجي.
وما شكل الغلاف الجوي للأرض؟
يتكون الغلاف الجوي للأرض من غازات ،جزيئات الغبار وقطرات الماء وبخار الماء.
من بين أهم الغازات ،اﻷزوت (النيتروجين) موجود بكمية وافرة ، تقريبا حوالي 78 ٪. ثم يليه الأكسجين وهو تقريبا حوالي 21 ٪، وهناك غازات أخرى بنسب قليلة كالأرجون ، وثنائي أكسيد الكربون ...
أولاً ، دعونا نرى ما يحدث عندما تصل أشعة الشمس
إلى الغازات المكونة للغلاف الجوي . عندما يضرب ضوء الشمس الجزيئات المكونة لهذه الغازات تمتص الذرات المكونة لها الضوء وتعيد إرساله مرة أخرى في اتجاهات مختلفة. ولكن ليس كل الضوء مشتث على قدم المساواة!
كمية الضوء التي سوف تكون مشتتة تعطى بواسطة قانون رايلي لتشتت الضوء.الذي قول أن شدة الضوء المبعثر أو المشتت يتناسب عكسيا مع القوة الرابعة من الطول الموجي للموجة. حيث إذا زادت قيمة الطول الموجي(lambda) ، فستكون شدة الضوء أقل، وأما إذا انخفضت قيمتها ، ستكون شدة الانتثار أكبر ! والآن أريدك أن تخبرني ، بين سبعة ألوان من أشعة الشمس ،أي واحد سوف يكون أكثر تشتتا ؟ فضوء اللون الموافق لأطول طول موجة سوف يكون أكثر تشتتا الضوء الأزرق ، النيلي و البنفسجي سوف تنتشر أكثر في الهواء!وعندما يبعث هذا الضوء إلى أعيننا، السماء تبدو زرقاء لنا! لكن انتظر، ضوء البنفسجي لديه أصغر طول موجة! إذن لماذا لا تظهر السماء بنفسجية أو حتى نيلية ؟صحيح أن السماء تشتت الضوء البنفسجي أكثر من الضوء الأزرق. ومع ذلك ، نحن لا نرى السماء البنفسجية ،فما هو السبب ؟
كما أن الشمس لا تبعث طيفا مستمرا في جميع اﻷطوال الموجية المرئية حيث تبعث طيفا مرئيا من الضوء الأزرق أكبر بالمقارنة مع الضوء البنفسجي!
ومن ثم تشتث جزيئات الهواء مزيدًا من الضوء الأزرق
مما يؤدى إلى ظهوره في السماء.
وسبب آخر لماذا لا يمكننا رؤية الضوء البنفسجي لأن أعيننا أكثر حساسية للضوء الأزرق من الضوء البنفسجي إضافة إلى أن الضوء البنفسجي تمتص منه بعض طبقات الغلاف الجوي فتصل كمية قليلة مما يجعلنا لا نراه .
هل جزيئات الغبار وقطرات الماء تشتت الضوء أيضًا؟ نعم يفعلون ذلك! أنهم يشتتون الضوء كذلك.
ومع ذلك حجمها نسبيا أكبر بكثير من حجم موجات الضوء. وبالتالي فهي تشتت كل ألوان الضوء بكميات متساوية! لذلك الضوء الأبيض الذي يدخل السحابة أو جزيئات الغبار ، يخرج كما هو ضوءا أبيضا مرة أخرى ولذلك تظهر الغيوم بيضاء.
قد يبدو من الصعب الإجابة على هذه السؤال في البداية. لكن الفيزياء التي تقف وراءها ليست صعبة على الإطلاق! هناك شيئان يلعبان دورًا مهمًا في إعطاء اللون إلى السماء. واحد هو جو الأرض والآخر هو ضوء الشمس بالطبع. لذلك نحن بحاجة إلى معرفة المزيد عن هذين أولاً.
الضوء الأبيض القادم من الشمس هو مزيج من سبعة ألوان أساسية ،ولكل ضوء ملون تردد مطابق وطول موجي المرتبط به. فالضوء البنفسجي الملون أقصر طول موجي على الإطلاق ، بينما الأحمر لديه أكبر طول موجي.
وما شكل الغلاف الجوي للأرض؟
يتكون الغلاف الجوي للأرض من غازات ،جزيئات الغبار وقطرات الماء وبخار الماء.
من بين أهم الغازات ،اﻷزوت (النيتروجين) موجود بكمية وافرة ، تقريبا حوالي 78 ٪. ثم يليه الأكسجين وهو تقريبا حوالي 21 ٪، وهناك غازات أخرى بنسب قليلة كالأرجون ، وثنائي أكسيد الكربون ...
أولاً ، دعونا نرى ما يحدث عندما تصل أشعة الشمس
إلى الغازات المكونة للغلاف الجوي . عندما يضرب ضوء الشمس الجزيئات المكونة لهذه الغازات تمتص الذرات المكونة لها الضوء وتعيد إرساله مرة أخرى في اتجاهات مختلفة. ولكن ليس كل الضوء مشتث على قدم المساواة!
كمية الضوء التي سوف تكون مشتتة تعطى بواسطة قانون رايلي لتشتت الضوء.الذي قول أن شدة الضوء المبعثر أو المشتت يتناسب عكسيا مع القوة الرابعة من الطول الموجي للموجة. حيث إذا زادت قيمة الطول الموجي(lambda) ، فستكون شدة الضوء أقل، وأما إذا انخفضت قيمتها ، ستكون شدة الانتثار أكبر ! والآن أريدك أن تخبرني ، بين سبعة ألوان من أشعة الشمس ،أي واحد سوف يكون أكثر تشتتا ؟ فضوء اللون الموافق لأطول طول موجة سوف يكون أكثر تشتتا الضوء الأزرق ، النيلي و البنفسجي سوف تنتشر أكثر في الهواء!وعندما يبعث هذا الضوء إلى أعيننا، السماء تبدو زرقاء لنا! لكن انتظر، ضوء البنفسجي لديه أصغر طول موجة! إذن لماذا لا تظهر السماء بنفسجية أو حتى نيلية ؟صحيح أن السماء تشتت الضوء البنفسجي أكثر من الضوء الأزرق. ومع ذلك ، نحن لا نرى السماء البنفسجية ،فما هو السبب ؟
كما أن الشمس لا تبعث طيفا مستمرا في جميع اﻷطوال الموجية المرئية حيث تبعث طيفا مرئيا من الضوء الأزرق أكبر بالمقارنة مع الضوء البنفسجي!
ومن ثم تشتث جزيئات الهواء مزيدًا من الضوء الأزرق
مما يؤدى إلى ظهوره في السماء.
وسبب آخر لماذا لا يمكننا رؤية الضوء البنفسجي لأن أعيننا أكثر حساسية للضوء الأزرق من الضوء البنفسجي إضافة إلى أن الضوء البنفسجي تمتص منه بعض طبقات الغلاف الجوي فتصل كمية قليلة مما يجعلنا لا نراه .
هل جزيئات الغبار وقطرات الماء تشتت الضوء أيضًا؟ نعم يفعلون ذلك! أنهم يشتتون الضوء كذلك.
ومع ذلك حجمها نسبيا أكبر بكثير من حجم موجات الضوء. وبالتالي فهي تشتت كل ألوان الضوء بكميات متساوية! لذلك الضوء الأبيض الذي يدخل السحابة أو جزيئات الغبار ، يخرج كما هو ضوءا أبيضا مرة أخرى ولذلك تظهر الغيوم بيضاء.
من أعجبه الموضوع فلا ينسانا من صالح دعائه ومشاركة الموضوع مع اﻷصدقاء على الفيسبوك ووضع إعجاب لصفحتنا على الفيسبوك.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق