تعتبر ظاهرة تغير لون السماء إحدى القضايا التي شغلت الفلكيين على مر العصور، حيث اعتاد الناس على التعبير عن مخاوفهم تجاه التغيرات في لون السماء واعتبروها إشارات لأسباب غير علمية.
ومع ذلك، فإن السبب الجوهري وراء تبدل لون السماء هو التفاعل بين ضوء الشمس والغلاف الجوي للأرض. فالأشعة الضوئية تصل إلينا على شكل موجات، وكل لون يملك طول موجة محدد يختلف عن الألوان الأخرى. وفي هذا المقال سنقوم باستعراض أسباب تغير لون السماء.
الأسباب وراء تغير لون السماء
- يظهر لون السماء في تحولات مستمرة من شروق الشمس إلى غروبها، حيث تتلون السماء بألوان زاهية ومتنوعة، مثل اللون البني المحمر.
- تشمل بقية الألوان البرتقالي والأصفر والبنفسجي والأحمر القاني، ويُمكن ملاحظة سماء مُلونة بعدة ألوان تتداخل مع بعضها البعض في الوقت ذاته.
- ويعود تغير لون السماء إلى ظاهرة رئيسية تتمثل في تشتت ضوء الشمس خلال النهار، بالإضافة إلى شروق الشمس وغروبها، مما يستدعي دراسة ظاهرة التشتت الضوئي بتفصيل أكبر.
ما هي ظاهرة التشتت الضوئي؟
سنلقي نظرة على ظاهرة التشتت الضوئي من خلال النقاط التالية:
- تُعد ظاهرة التشتت الضوئي من الظواهر الكونية التي تؤدي إلى تشتيت موجات الضوء الناتجة عن أشعة الشمس في اتجاهات مختلفة.
- تم كشف ظاهرة تشتت ضوء الشمس بواسطة العالِم الفلكي ستيفن أكرومان، الذي يُعتبر أحد الباحثين في مجال الفلك بجامعة ماديسون واشنطن.
- ساهم هذا الاكتشاف في تقديم تفسيرات للعديد من الظواهر الكونية في مجالات عدة.
- وتمكن العالِم ستيفن أكرومان من خلال طرحه لنظرية التشتت الضوئي من تفسير ظهور الألوان المتنوعة في سمائنا أثناء النهار.
- حيث أكد ستيفن أن الشمس تصدر أشعة ضوئية ذات طبيعة موجية متفاوتة، وعند وصول هذه الأشعة إلى الغلاف الجوي للأرض،
- تتفاعل مع الذرات والجسيمات الدقيقة الموجودة مثل ذرات الغبار مما يساهم في تشتيت الأشعة الضوئية في اتجاهات متعددة.
العوامل المؤثرة في ظاهرة التشتت
تعتمد نظرية التشتت الضوئي، التي تؤدي إلى تغير لون السماء خلال اليوم، على عاملين أساسيين وهما:
-
طول الموجة الضوئية: يتباين تشتت الأشعة الضوئية وفقًا لموضع الشمس بالنسبة للأفق.
- عندما تكون الشمس بعيدة عن الأفق، يكون تشتت الأشعة ذات اللون طويل الموجة أكبر بكثير مقارنة بالأشعة قصيرة الموجة، مما يفسر لون السماء الأزرق الساطع في أغلب ساعات النهار.
- بينما عند اقتراب الشمس من الأفق، سواءً عند الشروق أو الغروب، يحدث تغيير في ظاهرة التشتت، حيث تزداد نسبة تشتت الأشعة ذات طول الموجة القصير، ليظهر اللون الأحمر القرمزي.
-
حجم الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي: يلعب حجم الجسيمات دورًا كبيرًا في طبيعة تشتت الأشعة الضوئية.
- كلما زاد حجم الجسيمات المعرضة للأشعة الضوئية، زاد التشتت. بينما إذا كان حجم الجسيمات صغيرًا وقل العدد وكثافة الجزيئات، فإن عملية التشتت ستقل.
كيفية حدوث عملية التشتت الضوئي
سنوضح ظاهرة تشتت ضوء الشمس من خلال النقاط التالية:
- عندما تشرق الشمس، تصدر أشعة ضوئية بيضاء.
- تظل هذه الأشعة بيضاء دون تشتت أو انكسار أثناء سفرها في الفضاء نحو الأرض.
- لكن عند اقترابها من الأرض وعبورها عبر الغلاف الجوي المليء بجزيئات الغبار وقطرات الماء،
- تحدث انكسار وتشتت للأشعة البيضاء، مما يؤدي إلى انكسارها إلى عدة ألوان متميزة.
- تكون الشمس في فترات الشروق والغروب أقرب إلى الأفق مقارنة بفترات الظهيرة.
- يترتب على ذلك سماكة أكبر من الجسيمات التعرض لأشعة الشمس، مما يؤدي إلى تشتت اللونين الأزرق والبنفسجي ذوات الطول الموجي القصير، وبالتالي يظهر اللون الأحمر والبرتقالي والأصفر.
- تعمل هذه الألوان، مثل الأحمر والأصفر والبرتقالي، ذات طول الموجة الكبير على حجب الألوان الأخرى مثل الأزرق والبنفسجي خلال فترة الشروق والغروب. أما ظهور السماء بلون أزرق ساطع خلال فترة الظهيرة،
- خصوصًا في الأجواء الجيدة، ينتج عن كون اللون الأزرق هو أكثر الألوان سطوعًا وطول موجته الأقصر.
سبب تحول لون السماء إلى الأحمر القاني في الصين
- شهد سكان المنطقة الشرقية من الصين تحول لون السماء إلى الأحمر القاني، في التاسع من مايو الماضي، مما أثار قلقهم.
- وأوضحت هيئة الأرصاد الجوية والفلكية أن هذا التغير لا يدعو للقلق، فهو يعد ظاهرة طبيعية نادرة.
- حيث لاحظ سكان مدينة تشوشان الساحلية الواقعة في مقاطعة تشيجيانغ بتوقيت شرق الصين تحول لون السماء إلى الأحمر القاني عند غروب الشمس، مما جعلهم يخشون أن تكون نتيجة حريق.
- إلا أن المرصد الفلكي في المدينة أعلن أن السبب في تغير اللون هو الانكسار الضوئي الناتج عن أضواء السفن المرساة في ميناء مدينة تشوشان.
- كما ذكرت صحيفة الغارديان البريطانية أن الطقس في مدينة تشوشان كان مُلائمًا لحدوث هذا النوع النادر من الانكسار الضوئي.
- حيث كانت السماء غائمة تحوي على ذرات من الضباب، مما ساهم في ظهور هذا اللون الأحمر غير العادي.