منشأ پراکندگی ریلی - چرا آسمان آبی به نظر می‌رسد

1. پراکندگی ریلی چیست؟

پراکندگی ریلی یک پدیده فیزیکی است که چگونگی تعامل نور با ذرات بسیار کوچک را توصیف می‌کند.

این پدیده اولین بار در قرن نوزدهم توسط فیزیکدان بریتانیاییجان ویلیام استرات (لرد ریلی)توضیح داده شد. کار او نشان داد که وقتی نور از

محیطی حاوی ذراتی بسیار کوچکتر از طول موج نور عبور می‌کند - مانند مولکول‌های گاز در جو - نور

به جای حرکت در یک خط مستقیم، پراکنده می‌شود.

این نوع پراکندگی به ویژه در درک چگونگی رفتار نور خورشید در جو زمین مهم است.

2. چگونه نور خورشید با جو تعامل دارد

نور خورشید که به زمین می‌رسد سفید به نظر می‌رسد، اما در واقع ترکیبی از رنگ‌های مختلف است که هر کدام طول موج متفاوتی دارند.

هنگامی که نور خورشید وارد جو می‌شود، با مولکول‌های گاز بی‌شماری، عمدتاً نیتروژن و اکسیژن، برخورد می‌کند. این مولکول‌ها بسیار کوچکتر از طول موج‌های نور مرئی هستند، که پراکندگی ریلی را به اثر غالب تبدیل می‌کند.

یک ویژگی کلیدی پراکندگی ریلی این است کهطول موج‌های کوتاه‌تر بسیار قوی‌تر از طول موج‌های بلندتر پراکنده می‌شوند.

به زبان ساده:

• نور آبی دارای طول موج کوتاه است

• نور قرمز دارای طول موج بلندتر است

• طول موج‌های کوتاه بسیار کارآمدتر پراکنده می‌شوند

3. چرا آسمان آبی به نظر می‌رسد

از آنجایی که نور آبی به شدت در همه جهات پراکنده می‌شود، در سراسر آسمان پخش می‌شود.

مهم نیست در طول روز به کجا نگاه می‌کنید، نور آبی پراکنده شده از هر جهت به چشمان شما می‌رسد.

طول موج‌های بلندتر، مانند نور قرمز و نارنجی، مستقیماً از جو عبور می‌کنند و کمتر پراکنده می‌شوند.

در نتیجه:

• آسمان در طول روز آبی به نظر می‌رسد

• خود خورشید کمی مایل به زرد به نظر می‌رسد تا سفید خالص

4. چرا آسمان بنفش نیست

اگرچه نور بنفش طول موج کوتاه‌تری نسبت به نور آبی دارد، اما آسمان به چند دلیل بنفش به نظر نمی‌رسد:

این عوامل با هم، رنگ آبی را به رنگ غالب که ما درک می‌کنیم تبدیل می‌کنند.

• نور خورشید حاوی نور بنفش کمتری نسبت به نور آبی است
• بینایی انسان نسبت به طول موج‌های بنفش حساسیت کمتری دارد
• مقدار کمی از نور بنفش در جو بالایی جذب می‌شود

5. چرا غروب و طلوع خورشید قرمز به نظر می‌رسند

هنگامی که خورشید در افق پایین است، نور خورشید از یک مسیر بسیار طولانی‌تر در جو عبور می‌کند.

در طول این سفر طولانی:

• بیشتر نور آبی و سبز پراکنده می‌شود
• طول موج‌های قرمز و نارنجی باقی می‌مانند و به ناظر می‌رسند

به همین دلیل است که غروب و طلوع خورشید اغلب رنگ‌های گرم قرمز، نارنجی و طلایی را نشان می‌دهند.