آسمان آبی
آسمان آبی
باور غلط : آسمان آبی است، زیرا نور آبی اقیانوسها را منعکس می‌کند. و یا این که رنگ آبی آسمان به دلیل وجود قطرات ریز آب موجود در جو می‌باشد.
باور صحیح : آسمان آبی است، زیرا بر اثر تجزیه نور خورشید رنگ آبی در فضای بیشتری از آسمان منتشر می‌شود.
در یک روز آفتابی و بدون ابر، آسمان آبی است، زیرا قسمت آبی نور خورشید به وسیله‌ی مولکول‌های هوا بیشتر به اطراف پراکنده می‌شوند. وقتی در هنگام غروب خورشید به آسمان نگاه می‌کنیم، آسمان به رنگ‌های قرمز و نارنجی است، زیرا قسمت آبی نور خورشید در طول مسیر پرتوها، به اطراف پراکنده می‌شوند و از مسیر دید ما خارج شده‌اند. برای درک بیشتر این موضوع به تصویر بالا نگاه کنید. توجه داشته باشید که این دو آدم، یکی خورشید را در حال غروب می‌بیند و دیگری خورشید را در بالای آسمان مشاهده می‌کند.
نور خورشید مخلوطی از همه‌ی رنگ‌های تشکیل دهنده‌ی رنگین کمان است. این موضوع توسط نیوتون نشان داده شده بود. او با استفاده از منشور توانست رنگ‌های مختلف را جدا کند و یک طیف تشکیل دهد. رنگ‌ها به وسیله‌ی طول موج‌های مختلف‌شان از هم تشخیص داده می‌شوند. بخش مرئی طیف در گستره‌ی نور قرمز با طول موج در حدود 720نانومتر، تا بنفش با طول موج 380نانومتر است؛ و رنگ‌های نارنجی، زرد، سبز، آبی و نیلی ما بین نور قرمز و بنفش قرار دارند.
در شبکیه‌ی چشم انسان سه نوع مختلف از دریافت‌کننده‌های رنگی وجود دارد، که نسبت به طول موج‌های قرمز، سبز و آبی به شدت واکنش نشان می‌دهند. و در اصل باعث بینایی رنگی چشم ما می‌شوند.
گرد و غبار یا ذرات معلق ؟
جان تین دال و ری لایت تصور می‌کردند که عامل اصلی رنگ آبی آسمان ذرات ریز گرد و غبار و قطرات کوچک آب موجود در جو است. حتی امروزه مردم گاهی به اشتباه رنگ آبی آسمان را به این خاطر می‌دانند. دانشمندان بعدها پی بردند که اگر این موضوع صحت داشت، می‌بایستی شاهد تغییر رنگ آسمان در شرایط مرطوب یا غبارآلود باشیم. این موضوع در نهایت به وسیله‌ی انیشتین در سال 1911 که فرمول‌های مفصلی برای پاشندگی نور از مولکول‌ها پیدا کرده بود به اثبات رسید.
مولکول‌ها توانایی پخش نور را داند، زیرا میدان الکترومغناطیسی نور، موجی به صورت دو قطبی الکتریکی لحظه‌ای القا می‌کند.
چرا آسمان بنفش نیست؟
اگر طول موج‌های کوتاه‌تر با شدت بیشتری پراکنده می‌شوند، این مساله مطرح می‌شود که چرا رنگ آسمان بنفش نیست؟ (یعنی رنگی با کوتاه‌ترین طول موج مرئی) طیف نور گسیل شده از خورشید در تمام طول موج‌ها پیوسته نیست و توسط اتمسفرِ بالایی جذب می‌شود. بنابر این بنفش کمتری در نور وجود دارد. همچنین چشم‌های ما حساسیت کمتری به آن رنگ‌ها دارند.
برای ادامه این بحث بهتر است که نکاتی در باره عملکرد بینایی انسان بدانیم. در شبکیه‌ی چشم ما سه نوع از دریافت کننده‌های حساس به نور یا سلول مخروطی وجود دارد. این دریافت کننده‌ها به سه نور قرمز، آبی و سبز حساس هستند. هنگامی که آنها به نسبت‌های مختلف تحریک می‌شوند، سیستم بینایی ما رنگ‌هایی که می‌بینیم را می‌سازد. هنگامی که به آسمان نگاه می‌کنیم، سلول‌های مخروطی قرمز، با نور قرمز تحریک شده و همچنین با شدت کمتری به طول موج‌های نارنجی و زرد حساسیت نشان می‌دهند. سلول‌های مخروطی سبز به طول موج زرد به میزان کمتری نسبت به طول موج‌های سبز و فیروزه‌ای پراکنده شده، واکنش می‌دهند. سلول‌های مخروطی آبی توسط رنگ‌هایی نزدیک به طول موج‌های آبی که با شدت زیادی پراکنده شده‌اند تحریک می‌شوند.
در صورت عدم وجود بنفش و نیلی در طیف، آسمان به رنگ آبی همراه با مخلوطی از سبز به نظر می‌رسید. ولی طول موج‌های بنفش و نیلی که شدیدترین پراکندگی را دارند سلول‌های مخروطی قرمز را تقریبا هماننند سلول‌های مخروطی آبی تحریک می‌کنند. بدین علت است که این رنگ‌ها با افزایش کمی رنگ قرمز، آبی به نظر می‌رسند.
اثر کلی این است که سلول‌های مخروطی قرمز و سبز تقریباً به طور یکسان توسط نور آسمان تحریک می‌شوند. این در حالی است که چون آبی شدیدتر تحریک می‌شود، عامل آبی بودن آسمان به حساب می‌آید.
یک آزمایش ساده
برای اینکه این موضوع را بهتر درک کنید، بیایید با هم یک آزمایش ساده انجام دهیم. یک آکواریوم بزرگ بردارید و داخل آن را آب بریزید. مقدار خیلی کمی شیر به آب اضافه کنید. یک چراغ قوه را مانند شکل بالا به آکواریوم بتابانید. حال خانه را تاریک کنید و مشاهده کنید که چه اتفاقی برای نور چراغ قوه بعد از گذشتن از دورن آکواریوم رخ می‌دهد. سعی کنید نور چراغ قوه را از جهتهای مختلف در آکواریوم مشاهده کنید تا بتوانید متوجه این تغییر رنگ شوید.
نویسنده : علیرضا سرمدی