Μια πολύ συνηθισμένη ερώτηση που μπορεί να κάνουν τα παιδιά αλλά και οι μεγάλοι, είναι:
Γιατί ο ουρανός είναι γαλάζιος;
Εννοώντας βέβαια κατά τη διάρκεια μιας ηλιόλουστης ημέρας..
Οι λόγοι που ο ουρανός φαίνεται γαλάζιος σχετίζονται με τρεις παράγοντες:
1. Το χρώμα του ήλιου
2. Τα μόρια του αέρα
3. Οι ιδιαιτερότητες του ανθρώπινου ματιού
1. Ας ξεκινήσουμε από τον ήλιο.
Ο ήλιος μας φαίνεται βασικά λευκός, αλλά γνωρίζουμε ότι από τη σκοπιά της φυσικής ότι το λευκό δεν είναι τίποτε άλλο από τη σύνθεση όλων των χρωμάτων του ουράνιου τόξου, όπως ανακάλυψε ο Isaac Newton το 1666.
Ο ήλιος εκπέμπει ακτινοβολίες στο ορατό, το υπέρυθρο και το υπεριώδες. Στην πραγματικότητα μπορούμε να δούμε μόνο το 40% περίπου του ηλιακού φωτός.
Το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στο ορατό βρίσκεται ανάμεσα στα 400-700 νανόμετρα (nm).
Το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στο ορατό βρίσκεται ανάμεσα στα 400-700 νανόμετρα (nm)
2. Το επόμενο που πρέπει να λάβουμε υπόψη μας είναι πώς τα μόρια του αέρα αλληλεπιδρούν με το ορατό φως. Τα μόρια σκεδάζουν όλες τις ακτινοβολίες αλλά περισσότερο τις ακτινοβολίες με τα μικρότερα μήκη κύματος. Περισσότερο δηλαδή σκεδάζουν τη μωβ ακτινοβολία, την μπλε κάπως λιγότερο, κλπ.
Ο ουρανός όμως φαίνεται γαλάζιος.
3. Η ερώτηση που προκύπτει τώρα είναι γιατί δεν βλέπουμε μωβ τον ουρανό αφού η μωβ ακτινοβολία σκεδάζεται περισσότερο από την μπλε;
Εδώ παίζει ρόλο η φυσιολογία του ανθρώπινου ματιού.
Μπορούμε να δούμε τα διάφορα χρώματα με τη βοήθεια κάποιων κυττάρων που λέγονται κωνία, όπως μας λέει η Βιολογία.
Υπάρχουν κωνία ευαίσθητα στα μεγάλα μήκη κύματος, ιδιαίτερα στο κόκκινο, κωνία ευαίσθητα στα μεσαία μήκη κύματος και ιδιαίτερα στο πράσινο και κωνία ευαίσθητα στα μικρά μήκη κύματος με μέγιστη απόκριση στο μπλε!
Έτσι λοιπόν, το μωβ χρώμα δεν το διακρίνουμε τόσο εύκολα, λόγω κατασκευής του ματιού μας.
Αν τα μάτια μας έβλεπαν το ίδιο καλά όλα τα χρώματα, ο ουρανός θα φαινόταν περισσότερο μωβ.
Αφού όμως δεν αντιλαμβανόμαστε την μωβ ακτινοβολία το ίδιο καλά με την μπλε, ο ουρανός μας φαίνεται γαλάζιος.
Η σκέδαση της ακτινοβολίας για την οποία συζητάμε είναι γνωστή ως σκέδαση Rayleigh, αφού αυτό το φαινόμενο εξηγήθηκε και δημοσιεύτηκε το 1871 από τον λόρδο Rayleigh.
Με τη σκέδαση Rayleigh μπορούμε να εξηγήσουμε και γιατί το ηλιοβασίλεμμα ο ουρανός παίρνει πορτοκαλί χρώμα.
Όταν δύει ο ήλιος, η ακτινοβολία διανύει μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα πριν φτάσει στα μάτια μας, με αποτέλεσμα το μπλε να έχει σκεδαστεί (διασκορπιστεί) σε μεγάλο βαθμό και έτσι φτάνουν στα μάτια μας σε μεγαλύτερο ποσοστό ακτίνες με μεγαλύτερα μήκη κύματος (που σκεδάζονται λιγότερο), πορτοκαλί και κόκκινες.