چرا از زمین آسمان آبی به نظر می رسد؟

برای این که بفهمیم چرا آسمان در طول روز آبی است اول باید مفهوم نور را بدانیم. نوری که در زمین است بیشتر از ستاره ما، خورشید تأمین می شود که مانع از این می شود تا زمین کره خیلی تاریکی شود.

نور از مبدأ خورشید با سرعت 186282 مایل در ثانیه (299791 کیلومتر در ثانیه) در خلأ یا بی هوایی حرکت می کند. با این سرعت، کمی بیش از هشت دقیقه طول می کشد تا نور خورشید مسافت 100 میلیون مایلی (160 میلیون کیلومتری) را بپیماید و به زمین برسد. موقعی که نور به جو زمین برخورد می کند سرعتش کند می شود و به 186225 مایل در ثانیه (299700 کیلومتر در ثانیه) می رسد. نور ماه، نوری است که از خورشید آمده ولی از سطح ماه به زمین منعکس شده. این نور درست در سه ثانیه به ما می رسد. این نشان می دهد که چقدر نور سریع حرکت می کند.

نور سفیدی که ما می بینیم فقط بخش کوچکی از دسته پخش کننده تشعشع خورشید، یعنی طیف الکترومغناطیسی است. همه تشعشع الکترومغناطیسی شامل انرژی نورانی قابل رؤیتی است که به صورت موج حرکت می کند. هر نوع موجی، یک طول موج بی همتا و فرکانسی دارد.

با استفاده از یک منشور می توان نور قابل مشاهده را به رنگین کمانی از شش رنگ تجزیه کرد. نور خورشید از همه رنگ های رنگین کمان یعنی قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، و بنفش تشکیل شده. مولکول های گاز موجود در جو، با نور خورشید، پیش از این که به چشمان ما برسد، واکنش انجام می دهند و شش رنگ را به وجود می آورند. این شش رنگ عبارتند از: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی و بنفش. هر رنگ در طیف قابل مشاهده، طول موج و فرکانس خودش را دارد. قرمز طولانی ترین طول موج و پایین ترین فرکانس را دارد و بنفش کوتاه ترین طول موج و بالاترین فرکانس را دارد.

هنگامی که نور وارد جو می شود، معمولاً به خاطر وجود مولکول های هوا و افشانه ها و ذرات ریز گرد و غبار و بخار آب در همه جهات پخش می شود. آنهایی که طول موج کوتاه تری دارند، بیشتر پراکنده می شوند. برای همین نور آبی که طول موج کوتاه تری دارد، ده برابر بیشتر از نور قرمز پراکنده می شود. اگرچه رنگ بنفش نسبت به رنگ آبی طول موج کوتاه تری دارد، اما چون چشمان ما نسبت به رنگ بنفش تحریک پذیر و حساس نیست، آسمان به نظرمان آبی می رسد. موقعی که در نهایت نور به چشمان ما می رسد نور آبی در سراسر آسمان پخش شده است و به همین دلیل آسمان به نظر آبی می رسد.

چرا رنگ خورشید هنگام طلوع و غروب قرمز می شود؟

در ابتدای صبح یا اواخر بعد از ظهر، نور باید در فاصله ای بیشتر و از میان بخش ضخیم تر جو عبور کند. هنگامی که خورشید در افق پایین تر می آید، یعنی نزدیک به طلوع و غروب خورشید، جو ضخیم تر است (ذرات بیشتری دارد). در این شرایط که نور باید مسافت بیشتری را بپیماید و نیروی جاذبه هم بیشتر است، نور آبی خیلی بیشتر پخش می شود. اما رنگ های دیگر یعنی حتی سبز و زرد و نارنجی هم پخش می شوند و در نتیجه رنگ قرمز باقی می ماند. در نتیجه غروب و طلوع خورشید کاملاً قرمز به نظر می آید. وقتی به خاطر آتش سوزی های جنگل، انفجارهای آتشفشانی، توفان های بیابانی یا آلودگی های دیگر، ذرات جو افزایش می یابند، غروب و طلوع خورشید حتی رنگ قرمز، رنگ درخشان تر از حد معمولی پیدا می کنند.

بعضی وقت ها آسمان کاملاً همان زمینه آبی را ندارد. در زمان هایی، نزدیک به افق، ‌رنگ آبی روشن تری دارد و تقریباً سفید است. انعکاس نور از زمین بخشی از دلایلی است که این اتفاق رخ می دهد. موقعی که شما نزدیک قله کوه هستید آسمان رنگ کدرتر و تاریک تری دارد. وقتی فضاپیمای فضانوردان به آسمان پرتاب می شود، از پنجره که به بیرون نگاه می کنند آسمان را تاریک تر می بینند.