شاید هیچ موضوعی به این اندازه واضح و بدیهی نباشد که آسمان آبی است، اما چرا آسمان ما آبی است و چرا سبز، قرمز یا صورتی نیست؟ مثلا شب‌ها که خورشید در آسمان نیست، با آسمانی مشکی طرف هستیم که نور ستاره‌ها و ماه در پس‌زمینه مشکی آن می‌درخشد، البته اگر آلودگی نوری اطرافمان نباشد. چرا در روز این اتفاق نمی‌افتد؟ مثلا در روز به‌جای آسمانی آبی، آسمانی تیره میداشتیم که خورشید در زمینه آن بدرخشد! اگر زمین جو نداشت، این اتفاق می‌افتاد؟ در واقع مسئولیت اصلی همه این داستانها، جو زمین است که باعث می‌شود زندگی ما روی زمین ادامه یابد. در این مقاله قرار است با دلایل تغییر رنگ آسمان آشنا شویم. همراه ما باشید.
دلایل تغییر رنگ آسمان
تابش نور خورشید در مقابل ماه یا ستاره‌ها بسیار زیاد است و به همین دلیل زمانی که وارد جو زمین می‌شود، تاثیری متفاوت از نور ماه و ستاره‌ها در شب ایجاد می‌کند. نور خورشید ترکیبی از طول موج‌های مختلف است که رنگ‌های مختلفی را در دل نور سفید خود دارد. هنگام وقوع رنگینکمان، شما می‌توانید این طیف رنگی را ببینید و یا با قراردادن منشوری در برابر پرتو نور خورشید، آن را به رنگ‌های سازنده‌اش تجزیه کنید. این نور سپید و درخشان خورشید در روز، برای اینکه بتواند خود را به چشمان ما برساند، باید از میان جو غلیظ سیاره ما عبور کند؛ جوی که عمدتا از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. عبور نور خورشید از دل این گازهای جوی که ابعاد ذرات تشکیل‌دهنده آنها از طول موج نور عبوری کوچکتر است، باعث می‌شود تا این طول موج‌های مختلف متناسب با طول موجشان در جو پراکنده شوند.
همین پراکندگی است که باعث می‌شود تا در روز برخلاف شب همه آسمان روشن شود، چرا که منبع نور، آنقدر قوی است که میزان پراکندگی آن باعث روشن شدن کل آسمان می‌شود، اما چرا آسمان آبی است؟
پراکندگی نور در آسمان
پدیده پراکندگی طول موج‌های مختلف در محیطهای مختلف را اصطلاحا به نام پدیده رایلی می‌شناسند. فرمول رایلی میزان پراکندگی نور در آسمان را بیان می‌کند. این پراکندگی و در واقع میزان پراکنده شدن هر یک از طول موج‌های مختلف در آسمان به ماده‌ای بستگی دارد که نور از میان آن عبور می‌کند. جو زمین عمدتا از نیتروژن تشکیل شده است و مولکول‌های این گاز در شرایط عادی نور آبی را بیشتر از بقیه طول موج‌ها پراکنده می‌کنند.
نتیجه این می‌شود که غیر از مواقعی که غبار زیادی در جو وجود دارد، این پدیده در سیارات دیگر هم اعمال می‌شود. مثلا در مریخ با توجه به ترکیب جوی آن عمدتا طول موج نور قرمز است که پراکنده می‌شود و به همین دلیل هم می‌توانید در مریخ، آسمانی سرخ‌فام را ببینید. اما اگر زمین جو نداشت چه اتفاقی می‌افتاد؟ در این صورت هیچ پراکندگی رخ نمی‌داد و آسمان سیاهی داشتیم که خورشید درخشانی در زمینه سیاه آن می‌درخشید.
در ادامه می‌توانید به مقاله‌ی چرا نور خورشید زرد است؟ مراجعه کنید و با ترکیبات رنگی نور خورشید بیشتر آشنا شوید.
لایه روشنایی روز و تاریکی کیهان
یکی از دانشمندان فضاشناس در دیداری که از ایستگاه پرتاب سفینه‌های فضایی در یکی از کشورهای پیشرفته داشته است، بیان می‌کند که مدتی پیش از دیدار من، سفینهای را به فضا پرتاب کرده و در تماس مداوم با آن بودند. در یکی از تماس‌ها، رئیس گروه فضاپیما با مرکز تماس گرفته و اعلام داشت: « اکنون هیچ چیز را نمی‌بینم». این در حالی بود که سفینه در روشنایی روز پرتاب شده بود که پس از اندکی از پوسته جو یعنی در ارتفاع ۲۰۰ کیلومتری زمین، خارج شده بود. رئیس گروه دوباره فریاد برآورد: «ما هیچ چیز را نمی‌بینیم. گویی کور شدهایم! چه اتفاقی افتاده است؟»
این داستان اولین فضانوردانی است که از جو زمین خارج شده‌اند. آنها متوجه شدند که تاریکی شدیدی اغلب اجزای کیهان را پوشانده است و لایه روشنیبخش روز، کمربند بسیار باریکی است که ضخامت آن از سطح دریا، تنها 200 کیلومتر است. این کمربند، نیم کره‌ی رو به خورشید را می‌پوشاند و با سرعتی معادل میانگین سرعت چرخش زمین، به دور محور خود در مقابل خورشید حرکت می کند. حال آنکه تصور غالب ما این است که به هنگام روز فضای بین خورشید و زمین توسط پرتوهای ساطع شده از خورشید، روشن می‌شود ولی در واقع تنها فضای جو زمین است که روشن است و بقیه فضا تاریک است.
ممکن است بخواهید بدانید کدام سیاره منظومه شمسی پرنورتر است، در مقاله‌ی پرنورترین سیاره منظومه شمسی، دربارهی این موضوع صحبت کردیم.
چرا آسمان رنگی دیگر نیست؟
ذرات غبار، ملکول‌های آب و گازهای موجود در اطراف جو زمین همانند عدسی و منشور عمل می‌کنند و باعث پراکندن و انتشار نور آفتاب در اتمسفر یا همان جو زمین می‌شوند. این همان نور آسمان است. از آن‌جایی‌که قدرت نفوذ طول موج‌های کوتاه که به رنگ آبی هستند، زیادتر است، در عمل انتشار نور، این رنگ بیشترین سهم را به خود اختصاص میدهد. بنابراین وقتی به آسمان نگاه میکنیم، همه جا را آبی می‌بینیم.
چرا نور خورشید را زرد می بینیم؟
هنگامی که خورشید بالای سر ما قرار دارد و آسمان آبی است، آفتاب را زردگونه خواهیم دید؟ چرا؟ دلیل این است که یک رنگ از 3 رنگ اصلی تشکیل‌دهنده نور سفید آفتاب یعنی آبی، به مقدار زیادی توسط عوامل یادشده در بالا که به وفور در فضا موجودند، جذب شده است. پس از جذب رنگ آبی، مخلوط اشعه قرمز و سبز آفتاب است که منتشر می‌شود. ما میدانیم که رنگ قرمز به‌اضافه رنگ سبز، رنگ زرد را تولید خواهدکرد، بنابراین آفتاب زردگونه به‌نظر می‌رسد. نتیجهای که از این توجیه علمی می‌توان گرفت این است که، در فضای غالب کیهان که مولکول‌های گازی جو وجود ندارند، عملیات انتشار نور رخ نمیدهد و درنتیجه فضای کیهانی غالبا تاریک است.
همانطور که می‌دانید نور خورشید فواید زیادی در زندگی بشر دارد. تاثیر نور خورشید بر سلامت یکی از مهم‌ترین فواید خورشید است که در مقاله‌ی تاثیر نور خورشید بر سلامت ذهن آوردیم.
کلام آخر
همانطور که خواندید، میزان پراکنده شدن هر یک از طول موج‌های مختلف در آسمان به ماده‌ای بستگی دارد که نور از میان آن عبور می‌کند. جو زمین عمدتا از نیتروژن تشکیل شده است و مولکول‌های این گاز در شرایط عادی نور آبی را بیشتر از بقیه طول موج‌ها پراکنده می‌کنند، به همین دلیل آسمان زمین آبی رنگ است.
سوالات متداول:
نور خورشید از چه طیف نوری است؟
نور خورشید ترکیبی از طول‌موج‌های مختلف است که رنگ‌های مختلفی را در دل نور سفید خود دارد.
جو زمین عمدتا از چه گازی تشکیل شده است؟
جو زمین عمدتا از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است.
اگر زمین جو نداشت، آسمان چه رنگی بود؟
در این صورت هیچ پراکندگی رخ نمی‌داد و آسمان سیاهی داشتیم که خورشید درخشانی در زمینه سیاه آن می‌درخشید.