La main à la pâte
ألوان السماء عند السمت
17/10/2005
تاريخ
 
سؤال من
 

في أثناء الكسوف الحلقي، طرح بعض التلاميذ هذا السؤال: "لماذا تقل زرقة السماء في الأفق عنها في السمت"؟ شكراً لمساعدتكم.

 

 
 
21/12/2005
تاريخ
 
إجابة من
 

يحتوي ضوء الشمس على كل الأطوال الموجية ويقترب هذا الضوء غير المستقطب كثيراً من الأبيض الصافي. مما يفسر أن السحب بيضاء اللون. ويخترق هذا الضوء الغلاف الجوي قبل الوصول للأرض. ووفقاً لنظرية Rayleigh عن انتشار الجزيئات، فإن احتمال انتشار ضوىء (وحدة الكم الضوئي) من الضوء الشمسي عن طريق أحد جزيئات الغلاف الجوي تتناسب تناسباً عكسياً مع القدرة الرابعة للطول الموجي الخاص بها. وهكذا، كلما قل الطول الموجي (إذاً أزرق) كلما زادت فرص الانتشار الضويء، الأمر الذي يفسر أن الغلاف الجوي يقوم بعملية الانتشار في وجود اللون الأزرق. وتعتمد مدى إضاءة السماء على مدى سمك الغلاف الجوي الذي يخترقه محور النظر. فكلما زادت جزيئات الهواء كلما كانت السماء متلألئة. وعندما ننظر إلى السمت نجد أن هذا السمك قليل جداً. وإذا ارتفعنا عن سطح الأرض (على جبل) يتحول الأزرق إلى أزرق داكن ليصبح أسود عند خروجنا من الغلاف الجوي. وكلما نزلنا من السمت إلى الأفق، يزيد سمك وكتلة هواء الغلاف الجوي التي يخترقها الأشعة الضوئية (وهذا الأمر قد يختلف عكسياً عند تجويف الارتفاع). وهكذا، إذا اعتبرنا أن كتلة الهواء التي تم اختراقها عند السمت تبلغ وحدة واحدة، فتكون كتلة الهواء التي تم اختراقها عند الأفق 38 وحدة. وتزيد حينئذ إضاءة السماء شيئاً فشيئاً. فحين تخترق الأشعة الضوئية كتلة كبيرة من الهواء، تتاح كمية كبيرة من الجزيئات تسمح بحدوث العديد من عمليات الانتشار. وتتمكن كل الوحدات الضوئية أياً كان طولها الموجي من الارتطام بجزيئات الهواء. وهكذا يتم انتشارها عدة مرات وتختلط مما يعطي للغلاف الجوي لونه الأساسي: الأبيض.