آسمان چه رنگی است، قرمز، آبی یا سیاه؟

تصویر از مصطفی معراجی-قم

در طول روز آسمان آبی است، چه می‌شود که هنگام غروب اطراف خورشید را قرمز می‌بینیم؟ حتماً دیده‌اید روزهایی که هوا آلوده‌تر است آسمان غروب قرمزتر می‌شود. چرا آسمان ما آبی‌رنگ است و در غروب تغییر رنگ می‌دهد؟ تازه از این هم عجیب‌تر، در تصویرهایی که فضانوردان از ایستگاه فضایی گرفته‌اند آسمان سیاه است و خورشید به شکل قرصی روشن و سفیدرنگ در آسمان دیده می‌شود. این رنگ‌های آسمان که از روی زمین می‌بینیم از کجا می‌آیند؟ پاسخ به این سؤال‌ها به دو موضوع ربط دارد: نور خورشید و جوّ زمین.

خورشیدِ هفت رنگ و آسمان آبی

نور خورشید از رنگ‌های مختلفی تشکیل شده است و ما آن را سفید می‌بینیم البته خورشید در همه‌ی رنگ‌ها با شدت مشابه تابش نمی‌کند و رنگ زرد در نور خورشید بیشتر از بقیه‌ی رنگ‌هاست. برای دیدن رنگ‌های نور خورشید کافی است آن را به روی منشوری بتابانیم. منشور این رنگ‌ها را از هم جدا می‌کند و آنها را می‌بینیم. این آزمایش را نیوتون فیزیک‌دان انگلیسی در حدود سیصد سال پیش انجام داده بود ولی شاید قرن‌ها و هزاران سال قبل از نیوتون هم انسان‌ها رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌ی نور خورشید را دیده بودند، چطور؟ هنگام رنگین‌کمان. البته آن‌ها نمی‌دانستند که رنگین‌کمان چطور ایجاد می‌شود. در هنگام رنگین کمان، ذرات بخار آب نور خورشید را به رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌اش تجزیه می‌کنند.

رنگین‌کمان در آسمان تهران-آذر ۱۳۹۸ (منبع تصویر: تسنیم)

نور خورشید وقتی از جوّ زمین می‌گذرد، ذرات گرد و غبار و مولکول‌های هوا آن را در همه‌ی جهت‌ها پراکنده می‌کنند. میزان این پراکندگی بستگی به طول‌موج نور دارد. طول‌موج نور قرمز ۷۲۰ نانومتر و طول‌موج نور بنفش ۳۸۰ نانومتر است و رنگ‌های نارنجی، زرد، سبز، آبی و نیلی در میان این دو هستند. هر نانومتر طول بسیار کوچکی است، هر متر یک میلیارد نانومتر است. نورهای با طول‌موج‌های کوتاه‌تر در برخورد با مولکول‌های جو بیشتر پراکنده می‌شوند. این پراکندگی برای نور آبی بیش از نورهای دیگر است (نور آبی در حدود پنج برابر بیش از نور قرمز پراکنده می‌شود) و در نتیجه وقتی در طول روز به آسمان نگاه می‌کنیم رنگ آبی غالب است و بیشتر به چشم ما می‌رسد.

طول‌موج بنفش که از آبی هم کوتاه‌تر است پس چرا آسمان را بنفش نمی‌بینیم؟ اینکه آسمان را به رنگ بنفش نمی‌بینیم به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی اینکه شدت همه‌ی رنگ‌ها در نور خورشید با هم برابر نیست و بعضی از رنگ‌های نور خورشید مانند بنفش در لایه‌های بالایی جو جذب می‌شوند و نور بنفش کمتری به لایه‌های پایین‌تر می‌رسد. دیگر اینکه سیستم بینایی ما به بنفش کمتر حساس است. رنگ بنفش ترکیبی از آبی و قرمز است. گیرنده‌های رنگی یا سلول‌های مخروطی در شبکیه‌ی چشم ما به سه رنگ سبز، آبی و قرمز حساس‌اند و حساسیت آنها به آبی بیشتر است. در دیدن رنگ بنفش دو گیرنده‌ی قرمز و آبی چشم ما فعال می‌شوند که چون حساسیت چشم ما به آبی بیشتر است، آسمان را آبی می‌بینیم.

تصویر طلوع خورشید بر فراز زمین که از ایستگاه فضایی بین المللی گرفته شده است. (منبع تصویر: NASA)

غروب سرخ یا خاکستری؟

در هنگام غروب چه می‌شود که آسمان اطراف خورشید سرخ دیده می‌شود؟ خورشید در هنگام غروب در نزدیکی افق دیده می‌شود یعنی نوری که مستقیم از طرف خورشید به ما می‌رسد، در مقایسه با زمانی که در بالای سر ماست مسیر طولانی‌تری را در جو طی می‌کند تا به چشم ما برسد. هر چه نور مسیر طولانی‌تری را طی کند رنگ آبی آن بیشتر پراکنده می‌شود و رنگ‌های نارنجی و قرمز و زرد باقی می‌مانند و در نتیجه ما خورشید و اطرافش را در افق قرمز می‌بینیم. وقتی هوا آلوده است ذرات بزرگ غبار در هوا بیشترند و رنگ آبی بیشتر پراکنده می‌شود و آسمان غروب را در افق قرمزتر می‌بینیم. اگر هنگام غروب جاهای دیگر آسمان را نگاه کنیم نوری که بیشتر پراکنده شده به چشم ما می‌رسد. در نتیجه همچنان آسمان را به رنگی می‌بینیم که به آبی نزدیک‌تر است.

دیدیم که مسبّب ایجاد رنگ آسمان جوّ زمین است. خب در سیاره‌های دیگر آسمان چه رنگی است؟ شاید تصویرهایی را دیده‌اید که از روی ماه از آسمان گرفته شده است و دیده‌اید که آسمان سیاه است چون ماه جو ندارد که نور خورشید را پراکنده کند. تصویرهای آسمان از ایستگاه فضایی بین‌المللی را هم اگر ببینید (تصویر بالا) آسمان سیاه است حتی زمانی‌که خورشید هم در آسمان دیده می‌شود. تصویرهای آسمان از روی مریخ شگفت‌انگیزند. جو نازک مریخ بیشتر از کربن دی‌اکسید و ذرات ریز غبار تشکیل شده است. این ذراتِ ریز، نور را کاملاً متفاوت با ذرات موجود در جوّ زمین پراکنده می‌کنند. در طول روز آسمان مریخ قرمز و نارنجی است اما در غروب، آسمان اطراف خورشید رنگ‌ آبی متمایل به‌ خاکستری پیدا می‌کند. تصویرهای زیر را فضاپیمای روباتیکِ Mars Pathfinder Lander متعلق به ناسا (سازمان فضایی ایالات متحده) گرفته‌ است.

آسمان روز مریخ (منبع تصویر: NASA/JPL)

آسمان غروب مریخ (منبع تصویر: NASA/JPL)

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگو شرکت کنید؟
نظری بدهید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل(ایمیل شما محفوظ است) شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوزده − پنج =