أسباب تغيير لون السماء
يتغير لون السماء بشكل رائع أثناء شروق الشمس وغروبها، حيث تتلون بألوان متنوعة وبدرجات متفاوتة، ويُمكن في بعض الأحيان رؤية عدة ألوان تتداخل مع بعضها. السبب الرئيسي الذي يؤدي إلى تغير لون السماء خلال النهار، وخاصةً أثناء الشروق والغروب، هو ظاهرة التشتت. سوف نتناول هذه الظاهرة وكيفية حدوثها وأسبابها بالتفصيل.
ظاهرة التشتت
التشتت (بالإنجليزية: Scattering) هو ظاهرة طبيعية تحدث نتيجة لتفرق موجات الضوء الناتجة عن الشمس في اتجاهات متعددة. تم اكتشاف هذه الظاهرة من قبل العالم الجوي ستيفن أكرمان (بالإنجليزية: Steven Ackerman) في جامعة ماديسون بولاية واشنطن، وهو ما ساعد في تفسير العديد من الظواهر الكونّية في مجالات متعددة.
تمكّن ستيفن من خلال نظرية التشتت من توضيح كيفية ظهور الألوان المختلفة في سماء الأرض، حيث تُشع الشمس أشعة ذات طبيعة موجية تدخل غلافنا الجوي الذي يحتوي على جزيئات صغيرة مثل الغبار. عند تفاعل هذه الجسيمات مع الأشعة الشمسية، تتسبب في تشتت تلك الأشعة.
العوامل المؤثرة على التشتت
توجد عاملان رئيسيان يؤثران على حدوث التشتت الذي يُسبب تغير لون السماء وظهورها بألوان متعددة ومتداخلة في فترات مختلفة من اليوم، وهذان العاملان هما:
- الطول الموجي: تتشتت موجات الضوء ذات الأطوال الموجية الأطول بشكل أكبر من الموجات القصيرة عندما تكون الشمس بعيدة عن الأفق، مما يجعل السماء تظهر باللون الأزرق معظم الوقت. وعندما تقترب الشمس من الأفق، يتراجع تشتت الموجات الطويلة، مثل اللون الأحمر، الذي يمتاز بأكبر طول موجي.
- حجم الجسيمات التي يتفاعل معها الضوء: حيث يؤثر حجم الجسيمات في مدى تشتت الضوء.
كيفية حدوث التشتت
تبث الشمس الضوء الأبيض نحو الأرض، وعند انتشار الأشعة الشمسية في الفضاء، فإنها لا تصطدم بأي شيء. ولكن عند اختراقها الغلاف الجوي، تتفاعل مع الجزيئات والماء في الغلاف الجوي مما يؤدي إلى انكسار الضوء. وبذلك تظهر أشعة بألوان مختلفة.
عندما تكون الشمس في فترات الشروق والغروب، تكون أقرب إلى الأفق مما يسمح للأشعة الشمسية بالتفاعل مع عدد أكبر من الجزيئات مقارنة بفترة النهار عندما تكون الشمس بعيدة عن الأفق. هذا يؤثر على توزيع الألوان، حيث يتشتت اللونان الأزرق والبنفسجي بعيدًا، مما يتيح للألوان الأخرى مثل الأصفر، والبرتقالي، والأحمر أن تظهر بشكل أوضح.
تستمر هذه الألوان في حجب المسارات الطويلة خلال الغلاف الجوي، مما يجعلها سائدة على الألوان الأخرى. وتجتمع أشعة الشمس على شكل موجات، حيث لكل موجة طول موجي وتردد خاص، ويعتبر اللون الأحمر هو صاحب الطول الموجي الأكبر، بينما اللونان الأزرق والبنفسجي لهما أقل الطول الموجي للضوء. يعتبر ظهور السماء بلون أزرق في الأجواء الصافية نتيجة لكونه أكثر إشراقًا بين باقي الألوان.