خبر
رنگ‌هایی که در آسمان می‌بینیم! - بخش نخست
- خبر
- نمایش از یکشنبه, 04 تیر 1391 15:55
- بازدید: 2771
برگرفته از روزنامه اطلاعات
بسیاری از طرح واره‌های مشهور در آسمان صاف بیشتر شامل انتشار نور خورشید از مواد موجود در هوا است. مانند غبار، افشانه‌‌ها، بلورهای یخ و طرحواره‌‌های دیگر مبتنی بر جذب انتهای سرخ طیف مریی به وسیله آب و اوزون در جو. هر گاه یک مه دود مصنوعی به وسیله یک باریکه نور سفید روشن شود و از زاویه معین مورد ملاحظه قرار گیرد، مانند رنگ آسمان بسیار صاف دیده میشود.
پدیده انتشار
انتشار نور و تفکیک رنگ‌ها مربوط به خود مولکول‌های هوا است، حتی در نبود ذرات خارجی هم آسمانی آبی خواهیم داشت. طول موج نور از آبی به سبز، زرد و سرخ افزایش می‌‌یابد و طول موج مربوط به نور قرمز حدود 68/1 برابر طول موج نور آبی است. هر یک از اجزای نور خورشید در همه جهت‌ها از مولکول منتشر میشود، ولی شدت آن همسان نیست. درخشان‌ترین انتشار در جهت روبرو (مانند این که نور یک راست از مولکول میگذرد) و رو به پشت (به سوی خورشید) است.
به نظر نیوتن رنگ‌های ظاهری اجسام طبیعی بستگی به این دارد که از آنها چه رنگی شدیدتر منعکس یا به سوی بیننده پراکنده میشود. به طور کلی، شیوه ساده‌ای وجود ندارد که بر اساس ساختار سطح ترکیب شیمیایی و مانند آنها پیش بینی کنیم که آن ماده چه رنگ‌هایی را منعکس یا پراکنده میکند. با این همه، علت آبی بودن رنگ آسمان را با استدلال ساده‌ای می‌توان توضیح داد.
طول موج‌های گوناگون نور رنگ‌های متفاوت دارند، طول موج نور را با واحد نانومتر یا با واحد آنگستروم می‌‌سنجند. دامنه طیف قابل مشاهده برای آدمی nm 400 برای نور بنفش و تا حدود nm 700 برای نور قرمز است. مانع‌های کوچک می‌‌توانند انرژی یک موج فرودی را در همه جهت‌ها پراکنده کنند و مقدار پراکندگی بستگی به طول موج دارد. به عنوان یک قاعده کلی، هر چه طول موج در مقایسه با اندازه مانع بزرگتر باشد، موج به وسیله مانع کمتر پراکنده میشود. برای ذراتی کوچک‌تر از یک طول موج، مقدار پراکندگی نور با عکس توان چهارم طول موج تغییر میکند. مثلاً، طول موج نور قرمز حدود دو برابر طول موج نور آبی است. بنابراین پراکندگی نور قرمز حدود یک شانزدهم پراکندگی نور آبی است.
نوری که نسبت به مسیر اولیه خورشید در زاویه قائم منتشر شود، فقط نیمی از درخشندگی را خواهد داشت. همه رنگ‌ها به این شیوه منتشر میشوند. ولی شدت انتشار هر یک از این رنگ‌ها در هر جهتی متفاوت است. شدت با عکس توان چهارم طول موج متناسب است. از این رو نور موج کوتاه (مانند آبی) خیلی شدیدتر از نور سرخ منتشر میشود که طول موج بلندتری دارد. از آنجا که نسبت طول موج آنها 68/1 است، نسبت انتشار نور آبی 8 برابر درخشان‌تر از نور سرخ است.
آسمان آبی
اکنون می‌‌توانید بفهمید که چرا رنگ آسمان آبی است. نور خورشید به وسیله مولکول‌ها و ذرات گرد و غبار موجود در آسمان که معمولاً در مقایسه با طول موج‌های نور مریی بسیار کوچک هستند، پراکنده میشود. به این ترتیب، نور طول موج‌های کوتاه (نور آبی) بسیار شدیدتر از نور طول موج‌های بلندتر به وسیله این ذرات پراکنده میشوند. وقتی که به آسمان صاف نگاه میکنیم، بیشتر این نور پراکنده شده است که به چشم ما می‌‌رسد. دامنه طول موج‌های کوتاه پراکنده شده و حساسیت چشم آدمی به رنگ، منجر به احساس رنگ آبی میشود.
کوتاه‌ترین طول موج‌های طیف مریی بیشتر مطابق بنفش است تا آبی، پس چرا آسمان به جای آن که بنفش باشد آبی است؟ نور خورشید اولیه در رنگ بنفش تا حدی ضعیف‌تر از آبی آست و بنفش کمتر از آبی به ما می‌‌رسد. دلیل مهم‌تر این که چشم انسان نسبت به بنفش کمتر از آبی حساس است. این که مردم آبی بودن آسمان را به وجود بخار آب در جو نسبت بدهند، شاید به این دلیل باشد که اغلب توده‌های آب آبی رنگ است.
از دلایل آبی بودن دریا این است که وقتی نور سفید چند متر از میان آب میگذرد، مولکول‌های آب بخشی از انتهای سرخ طیف را جذب میکند و نوری که سرانجام به چشم بیننده منعکس میشود بیشتر آبی شده است. و در آسمان آب کافی برای چنین جذبی وجود ندارد. لایه اوزون نیز نور سرخ را تضعیف میکند، ولی نقش ناچیزی در آبی شدن آسمان دارد. از سوی دیگر، فرض میکنیم که در یک روز مه‌آلود به آسمان نگاه میکنیم.
در این صورت، نور آبی باریکه‌ای که به چشم ما می‌‌رسد به طور کامل پراکنده شده است، در حالی که طول موج‌های بلندتر پراکنده نشدهاند. بنابراین، احساس میکنیم که رنگ خورشید متمایل به قرمز شده است. اگر آسمان جوی نداشت، آسمان سیاه به نظر می‌‌رسید و ستارگان در روز دیده می‌‌شدند. در واقع از ارتفاعKm 16 به بالا که در آنجا جو زمین بسیار رقیق میشود، همان طوری که فضانوردان دریافته‌اند، آسمان سیاه به نظر می‌‌رسد و ستارگان در روز دیده میشوند.
تأثیر شرایط جوی
گاهی هوا دارای ذرات گرد و غبار یا قطره‌‌های آبی به بزرگی طول موج نور مریی است. اگر چنین باشد، رنگ‌هایی جز رنگ آبی ممکن است به شدت پراکنده شوند. مثلاً، کیفیت رنگ آسمان با بخار آب موجود در جو زمین تغییر میکند. روزهایی که هوا صاف و خشک است، آسمان آبی‌‌تر از روزهایی است که رطوبت هوا زیاد است. آسمان نیلگون ایتالیا و یونان که قرن‌ها الهام بخش شاعران و نقاشان بوده است، به سبب خشکی استثنایی هوای این سرزمین‌ها است.
مه آبی ـ خاکستری رنگی که گاهی شهرهای بزرگ را می‌‌پوشاند بیشتر به سبب ذراتی است که از موتورهای درون‌‌سوز (اتومبیل‌ها، کامیون‌ها) و کارخانه‌های صنعتی منتشر شده‌‌اند. موتور اتومبیل حتی وقتی که در حالت خلاص کار میکند، در هر ثانیه بیشتر از 100 میلیارد ذره منتشر میکند. بیشتر این ذرات نامریی هستند و اندازه آنها حدود
m 000001/0 است.
چنین ذره‌‌هایی کالبدی برای تجمع گازها، مایعات و ذرات جامد دیگر میشوند. این ذره‌‌های بزرگتر سبب پراکندگی نور و تیرگی هوا میشوند. گرانش بر این ذره‌‌ها تا وقتی که بر اثر تجمع مواد بیشتر در اطراف آنها خیلی بزرگ نشدهاند چندان تأثیری ندارد. این ذرات اگر بر اثر باران و برف مکرر شسته نشوند ممکن است ماه‌ها در جو زمین بمانند. تأثیر چنین ابرهای غبارآلودی بر آب و هوا و بر سلامتی آدمی بسیار مهم است.
ادامه دارد...
