Η Προέλευση της Σκέδασης Rayleigh - Γιατί ο Ουρανός Φαίνεται Μπλε

1. Τι είναι η Σκέδαση Rayleigh;

Η σκέδαση Rayleigh είναι ένα φυσικό φαινόμενο που περιγράφει πώς το φως αλληλεπιδρά με πολύ μικρά σωματίδια.

Εξηγήθηκε για πρώτη φορά τον 19ο αιώνα από τον Βρετανό φυσικό John William Strutt (Lord Rayleigh). Η εργασία του έδειξε ότι όταν το φως περνάει

μέσα από ένα μέσο που περιέχει σωματίδια πολύ μικρότερα από το μήκος κύματος του φωτός—όπως μόρια αερίου στην ατμόσφαιρα—το φως είναι

σκεδασμένο αντί να ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή.

Αυτός ο τύπος σκέδασης είναι ιδιαίτερα σημαντικός για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται το ηλιακό φως στην ατμόσφαιρα της Γης.

2. Πώς το Ηλιακό Φως Αλληλεπιδρά με την Ατμόσφαιρα

Το ηλιακό φως που φτάνει στη Γη φαίνεται λευκό, αλλά στην πραγματικότητα είναι ένα μείγμα πολλών διαφορετικών χρωμάτων, το καθένα με διαφορετικό μήκος κύματος.

Όταν το ηλιακό φως εισέρχεται στην ατμόσφαιρα, συναντά αμέτρητα μικροσκοπικά μόρια αερίου, κυρίως άζωτο και οξυγόνο. Αυτά τα μόρια είναι πολύ μικρότερα από τα μήκη κύματος του ορατού φωτός, γεγονός που καθιστά τη σκέδαση Rayleigh το κυρίαρχο φαινόμενο.

Ένα βασικό χαρακτηριστικό της σκέδασης Rayleigh είναι ότι τα μικρότερα μήκη κύματος διασκορπίζονται πολύ πιο έντονα από τα μεγαλύτερα μήκη κύματος.

Με απλά λόγια:

• Το μπλε φως έχει μικρό μήκος κύματος

• Το κόκκινο φως έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος

• Τα μικρά μήκη κύματος διασκορπίζονται πολύ πιο αποτελεσματικά

3. Γιατί ο Ουρανός Φαίνεται Μπλε

Επειδή το μπλε φως διασκορπίζεται έντονα προς όλες τις κατευθύνσεις, εξαπλώνεται σε όλο τον ουρανό.

Όπου κι αν κοιτάξετε κατά τη διάρκεια της ημέρας, το διασκορπισμένο μπλε φως φτάνει στα μάτια σας από κάθε κατεύθυνση.

Τα μεγαλύτερα μήκη κύματος, όπως το κόκκινο και το πορτοκαλί φως, περνούν από την ατμόσφαιρα πιο άμεσα και διασκορπίζονται λιγότερο.

Ως αποτέλεσμα:

• Ο ουρανός φαίνεται μπλε κατά τη διάρκεια της ημέρας

• Ο ίδιος ο ήλιος φαίνεται ελαφρώς κιτρινωπός και όχι καθαρά λευκός

4. Γιατί ο Ουρανός Δεν Είναι Μωβ

Αν και το βιολετί φως έχει ακόμη μικρότερο μήκος κύματος από το μπλε φως, ο ουρανός δεν φαίνεται μωβ για διάφορους λόγους:

Μαζί, αυτοί οι παράγοντες κάνουν το μπλε το κυρίαρχο χρώμα που αντιλαμβανόμαστε.

• Το ηλιακό φως περιέχει λιγότερο βιολετί φως από το μπλε φως
• Η ανθρώπινη όραση είναι λιγότερο ευαίσθητη στα βιολετί μήκη κύματος
• Κάποιο βιολετί φως απορροφάται στην ανώτερη ατμόσφαιρα

5. Γιατί τα Ηλιοβασιλέματα και οι Ανατολές Φαίνονται Κόκκινα

Όταν ο ήλιος είναι χαμηλά στον ορίζοντα, το ηλιακό φως διανύει μια πολύ μεγαλύτερη διαδρομή στην ατμόσφαιρα.

Κατά τη διάρκεια αυτού του μεγάλου ταξιδιού:

• Το περισσότερο μπλε και πράσινο φως διασκορπίζεται
• Τα κόκκινα και πορτοκαλί μήκη κύματος παραμένουν και φτάνουν στον παρατηρητή

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα ηλιοβασιλέματα και οι ανατολές συχνά εμφανίζουν ζεστούς κόκκινους, πορτοκαλί και χρυσαφένιους τόνους.