دستاورد برتر  مدرسه راهنمایی سیمای نور

در هشتمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان

پژوهشگران جوان مدرسه راهنمایی سیمای نور به مدیریت سرکار خانم مهناز جمشیدی خامنه در هشتمین دوره جشنواره پروژه‌های دانش آموزی تبیان حضور داشتند. پروژه چرا آسمان رنگی است؟ از این مدرسه جزء برترین سمینار های این دوره از جشنواره شد. ملیکا نورانفر، پگاه عباس پور و فاطمه تباری، پژوهشگران عزیزی هستند که این پروژه را با راهنمایی سرکار خانم فرحناز جمشیدی خامنه انجام داده اند. در زیر خلاصه ای از این پژوهش ارایه می گردد.

تماشای آسمان آبی و زیبا کار لذت بخشی است، شاید از خود پرسیده باشید که چرا آسمان آبی است؟

پژوهشگران عزیز مدرسه راهنمایی سیمای نور به دنبال رسیدن به جوابی علمی برای این سوال پروژه خود را شروع کردند، سوالاتی که برای عزیزان مطرح بود در زیر می بینید:

سوالات پژوهش

چرا آسمان رنگ دیگری نیست؟

عوامل موثر در رنگ آسمان چیست؟

آیا چشم انسان در تشخیص رنگ آسمان درست عمل می کند؟

آیا همه ی موجودات آسمان را به یک رنگ می بینند؟

آیا آسمان از گذشته به رنگ آبی بوده است؟

این عزیزان برای رسیدن به جواب سوالاتشان چند آزمایش طراحی کرده و انجام دادند  که در زیر به صورت خلاصه آمده است:

آزمایش چگونگی انتشار نور:وقتی در مایع شفافی مثل آب ماده حلالی مانند آرد را کم کم اضافه می کنیم و نوری به آن می تابانید، قسمتی از آب چون یک خط راست نورانی مشاهده  می شود که نشان دهنده این است که نور به خط راست منتشر می شود.

آزمایش چگونگی تجزیه نور: با استفاده از یک منشور مشاهده شد که نور به هفت رنگ تجزیه می شود.

آزمایش جذب رنگ های نور: با استفاده از طلق های رنگی که مقابل نور سفید گذاشته شد، مشاهده شد که طلق ها همه رنگ را جذب و فقط رنگ خود را بازتاب می کنند.

دلیل رنگ آبی آسمان به پدیده ای به نام پراکنش نور بر می گردد که باعث می شود نور خورشید هنگام عبور از درون ذرات و مولکول های اتمسفر به جهات مختلف پراکنده شود. بعضی ها ممکن است اعتقاد داشته باشند که رنگ آبی آسمان به خاطر رنگ آبی گاز ازن است که در لایه ازن قرار دارد اما در جواب باید بدانید که لایه ازن بسیار کم تراکم تر از آن است که تصور کنید، بنابراین چنین لایه ی نازکی از گاز ازن هیچ وقت نمی تواند چنین شدت رنگی را تولید کند.

بعضی ها ممکن است جذب جزئی نور قرمز توسط هوا و بخار آب  را دلیل آبی رنگ بودن اتمسفر بدانند اما این مورد هم غلط است، چون اگر صحت داشت آسمان مازندران باید آبی تر از کویر لوت می شد، در صورتی که نه تنها چنین نیست بلکه تقریبا آسمان کویر لوت آبی تر هم هست. از لحاظ طیف جذبی، آب و هوا کاملا بی رنگ اند، اگر دریاها را آبی می بینیم باز دلیلش به پراکنش نور داخل آب مربوط می شود که به خاطر تراکم بیش تر آب نسبت به هوا میزان رنگ آبی شدیدتر هم هست و حتی فواصل کم زیر آب هم دیده می شود. بنابران هاله آبی فقط و فقط به پراکنش نور مربوط می شود.

دیدگاه نیوتن درباره رنگ آسمان

به نظر نیوتن رنگ های اجسام طبیعی بستگی به این دارد که از آن ها چه رنگی شدیدتر منعکس یا به سوی بیننده پراکنده می شود. علت آبی بودن آسمان انتشار نور و تفکیک رنگ ها مربوط به خود مولکول های هواست، حتی در غیاب ذرات خارجی هم آسمان آبی خواهیم داشت. شایان ذکر است اگر زمان های خاص در مکان های خاص را در نظر نگیریم آسمان در روز آبی بوده و در شب سیاه و در هر آب و هوایی رنگی مختلف دارد.

عوامل موثر در رنگ آسمان

عده ای تصور می کردند که عامل اصلی رنگ آبی آسمان ذرات ریز گرد و غبار و قطرات کوچک آب موجود در جو است. اگر این موضوع صحت داشت، می بایست شاهد تغییر رنگ آسمان در شرایط مرطوب یا غبارب آلود باشیم. در نتیجه آن ها به درستی فرض کردند که علت این پاشندگی وجود اکسیژن و نیتروژن در هوا برای پراکندگی به حساب می آید. این موضوع در نهایت به وسیله انیشتن که فرمول های مفصلی برای پاشندگی نور از مولکول های پیدا کرده به اثبات رسید.

آیا همه ی موجودات آسمان را به یک رنگ می بینند؟

در چشم انسان دو نوع حسگر دارد. حسگرهایی که در مردمک چشم هستند و درخشندگی را تشخیص می دهند، و حسگرهایی که در شبکیه هستند و رنگ را شناسایی می کنند. حسگرهای شبکیه خیلی حساس نیستند، بنابراین با نورهای بسیار ضعیف فعال نمی شودو به خاطر همین است است که نورهای ضعیف را سفید مشاهده می کنیم. بنابراین حتی یک ستاره سرخ نیز اگر کم نور باشد، سفید به نظر می رسد و تنها ستارگان درخشان تر همان رنگی که هستند به نظر ما رنگی آیند. این موضوع علاوه بر رنگ ستارگان در مورد رنگ آسمان نیز صدق می کند.

در شبكیه‌ی چشم ما سه نوع از دریافت كننده‌های حساس به نور یا سلول مخروطی وجود دارد. این دریافت‌ كننده‌ها به سه نور قرمز، آبی و سبز حساس هستند. هنگامی كه آن ها به نسبت‌های مختلف تحریك می‌شوند، سیستم بینایی ما رنگ‌هایی كه می‌بینیم را می‌سازد. هنگامی كه به آسمان نگاه می‌كنیم سلول‌های مخروطی به تعداد كمی از نور قرمز پراكنده شده وهمچنین با شدت كمتری به طول موج‌های نارنجی و زرد حساسیت نشان می‌دهند.

نتیجه گیری: پژوهشگران این مدرسه به این نتیجه رسیدند که علت آبی بودن آسمان انتشار نور و تفکیک رنگ های مربوط به خود مولکول های هواست و حتی در غیاب ذرات خارجی هم آسمان آبی است.

ویژه نامه هشتمین جشنواره پژوهش های دانش آموزی تبیان

بخش پژوهش تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی