چرا آسمان آبی و غروب‌ها قرمز هستند

4 دقیقه مطالعه

آسمان در طول روز آبی به نظر می‌رسد، در حالی که طلوع و غروب خورشید اغلب با رنگ‌های قرمز و نارنجی می‌درخشند. این پدیده عمدتاً به دلیل نحوه تعامل نور خورشید با جو زمین است، فرآیندی که به عنوان پراکندگی رایلی (Rayleigh scattering) شناخته می‌شود [1].

آسمان آبی

نور خورشید که به چشم ما سفید می‌نماید، در واقع از تمام رنگ‌های رنگین‌کمان تشکیل شده است که هر کدام طول موج متفاوتی دارند [2]. جو زمین حاوی مولکول‌های گاز بسیار ریز است، عمدتاً نیتروژن و اکسیژن [1]. هنگامی که نور خورشید وارد جو می‌شود، این مولکول‌های ریز نور را در تمام جهات پراکنده می‌کنند [2].

پراکندگی رایلی حکم می‌کند که طول موج‌های کوتاه‌تر نور بسیار کارآمدتر از طول موج‌های بلندتر پراکنده شوند [1]. نور آبی و بنفش کوتاه‌ترین طول موج‌ها را در طیف مرئی دارند، به این معنی که توسط مولکول‌های جوی با شدت بسیار بیشتری پراکنده می‌شوند [3]. چون نور آبی در سراسر آسمان پراکنده می‌شود، باعث می‌شود آسمان در چشم ما آبی به نظر برسد www.nesdis.noaa.gov.

اگرچه نور بنفش طول موج حتی کوتاه‌تری نسبت به آبی دارد و با شدت بیشتری پراکنده می‌شود، اما چشم‌های ما به نور آبی حساس‌تر هستند. علاوه بر این، بخشی از نور بنفش در لایه‌های بالایی جو جذب می‌شود، به همین دلیل است که ما آسمان را به جای بنفش، آبی می‌بینیم [4].

غروب‌های قرمز

در هنگام طلوع و غروب خورشید، خورشید در افق پایین است، به این معنی که نور آن برای رسیدن به چشمان ما باید از ضخامت بسیار بیشتری از جو زمین عبور کند weather.metoffice.gov.uk. در این مسیر طولانی‌تر، تقریباً تمام نور آبی و بنفش پراکنده شده و در واقع فیلتر می‌شوند www.nesdis.noaa.gov.

آنچه باقی می‌ماند تا مستقیماً از طریق جو به چشمان ما برسد، رنگ‌هایی با طول موج بلندتر هستند: قرمز، نارنجی و زرد. این رنگ‌ها با کارایی بسیار کمتری پراکنده می‌شوند و می‌توانند لایه ضخیم‌تر جو را مستقیم‌تر نفوذ کنند، که منجر به رنگ‌های قرمز و نارنجی دراماتیک در هنگام طلوع و غروب خورشید می‌شود weather.metoffice.gov.uk www.nesdis.noaa.gov.

تأثیر آلودگی و گرد و غبار

آلودگی هوا و گرد و غبار می‌توانند رنگ‌های طلوع و غروب را به طور قابل توجهی تغییر دهند [2, 7]. ذراتی مانند گرد و غبار، دود و آئروسل‌های ناشی از آلودگی عموماً بزرگ‌تر از مولکول‌های گاز در جو پاک هستند. این ذرات بزرگ‌تر نیز نور را پراکنده می‌کنند و اگر به مقدار متوسط حضور داشته باشند، می‌توانند پراکندگی نور آبی را تقویت کرده و منجر به طیف‌های قرمز و نارنجی زنده‌تر شوند [2]. با این حال، مقدار بیش از حد ذرات بزرگ یا بسیار زیاد می‌تواند تمام طول موج‌های نور را بدون تبعیض پراکنده کند و باعث شود آسمان مه‌آلود یا کدر به نظر برسد [2].

آسمان در دنیاهای دیگر

سیاراتی که جو قابل توجهی ندارند، مانند ماه، حتی در طول روز آسمانی سیاه دارند زیرا مولکول‌هایی برای پراکنده کردن نور خورشید وجود ندارد [8]. در مریخ، آسمان به دلیل حضور گسترده گرد و غبار ریز در جو رقیقش، معمولاً به رنگ کرم (butterscotch)، قهوه‌ای مایل به زرد یا نارنجی مایل به قرمز است [8]. این گرد و غبار مریخی که غنی از اکسیدهای آهن است، نور آبی را جذب کرده و نور قرمز و زرد را با اثرگذاری بیشتری پراکنده می‌کند. جالب اینجاست که طلوع و غروب خورشید در مریخ می‌تواند در اطراف خورشید مایل به آبی به نظر برسد، زیرا وقتی خورشید در افق پایین است، گرد و غبار نور آبی را به سمت ناظر پراکنده می‌کند [8].