چرا آسمان آبی است؟!

مثلا شب‌ها که خورشید در آسمان نیست، با آسمانی مشکی طرف هستیم که نور ستاره‌ها و ماه در پس‌زمینه مشکی آن می‌درخشد.

چرا در روز این اتفاق نمی‌افتد مثلا در روز به جای آسمانی آبی، ‌آسمانی تیره می‌داشتیم که خورشید در زمینه آن بدرخشد؟

این اتفاق می‌افتاد اگر زمین جو نداشت. در واقع مسوولیت اصلی همه این داستان‌ها، جو زمین است که باعث می شود زندگی ما روی زمین ادامه یابد.

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 یا با قرار دادن منشوری در برابر پرتو نور خورشید آن را به رنگ‌های سازنده آن تجزیه کنید. این نور سپید و درخشان خورشید در روز اما 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؟

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 بیش از بقیه طول موج‌ها پراکنده می‌کنند. نتیجه این می‌شود که غیر از مواقعی که غبار زیادی در جو وجود دارد یا هنگام غروب خورشید آسمان را آبی ببینیم.

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 می شود و به همین دلیل هم می توانید در مریخ آسمانی سرخ فام را ببینید. اما اگر زمین جو نداشت چه؟ ‌در این صورت هیچ پراکندگی رخ نمی‌داد و آسمان سیاهی داشتیم که خورشیددرخشانی در زمینه سیاه آن می‌درخشید.