คำถามที่น่าสนใจที่สุดข้อหนึ่งที่ติดตามคนส่วนใหญ่ตั้งแต่อายุยังน้อยคือ: เพราะท้องฟ้าเป็นสีฟ้า?ความสงสัยนี้จะยิ่งน่าสนใจยิ่งขึ้นเมื่อเราเรียนรู้ว่าจักรวาลมืดและเมื่อเราเห็นว่าในยามพลบค่ำ สีที่มองเห็นบนท้องฟ้าจะเปลี่ยนเป็นโทนสีแดงแต่ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?
เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ เราต้องเข้าใจก่อน องค์ประกอบของสีและแสง. สีที่เราเห็นประกอบด้วยคลื่น แต่ละสีมีความยาวคลื่นต่างกัน ความยาวนี้คือระยะห่างระหว่างยอดหนึ่งกับอีกยอดหนึ่ง นั่นคือ ระหว่างส่วนที่สูงที่สุดของคลื่น ยิ่งความยาวคลื่นยาว พลังงานรังสีก็จะยิ่งต่ำลง และในทางกลับกัน
ความยาวคลื่นคือระยะทางจากจุดสูงสุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงแดดที่เราเห็นบนท้องฟ้าดูเป็นสีขาวแต่แท้จริงแล้ว สีขาวนี้เกิดจากการรวมกันของสีรุ้งทั้งหมด ดังรูปต่อไปนี้ ซึ่งแสงสีขาวส่องผ่านปริซึมและแบ่งออกเป็นสีต่อไปนี้: แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง
การสลายตัวของแสงแดดสีขาวเมื่อผ่านปริซึม
สเปกตรัมของแสงที่มองเห็นด้านล่างแสดงให้เราเห็นว่าสีแดงเป็นสีที่มีความยาวคลื่นยาวที่สุด สีฟ้าครามและสีม่วงมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด
สเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้และความยาวคลื่นตามลำดับ
เมื่อแสงสีขาวจากดวงอาทิตย์ตกกระทบชั้นบรรยากาศของโลก ก็จะสัมผัสกับ โมเลกุลและอะตอมคุณ บริจาค. ในบรรดาโมเลกุลที่เล็กมากเหล่านี้ ส่วนใหญ่เป็นก๊าซออกซิเจน (O2) และก๊าซไนโตรเจน (N2). อนุภาคเหล่านี้สะท้อนหรือเผยแพร่สีที่ประกอบเป็นแสงแดดในทิศทางต่างๆ
แต่แสงจะกระจายตัวมากขึ้นเมื่อผ่านอนุภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับหนึ่งในสิบของความยาวคลื่น (สี) ของแสง เนื่องจากโทนสีน้ำเงินมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด จึงเข้ากันได้กับ อนุภาคขนาดเล็กที่ประกอบเป็นอากาศมากกว่าความยาวคลื่นสีแดง ส้ม เหลือง และ สีเขียว.
ดังนั้น โมเลกุลในชั้นบรรยากาศจึงกระจายสีน้ำเงินในปริมาณที่สูงกว่าสีอื่นๆ ทำให้สีน้ำเงินกระจายไปทุกทิศทางในชั้นบรรยากาศ มันเป็นสีสะท้อนแสงที่ไปถึงดวงตาของเราบนพื้นผิวโลก ดังนั้นเราจึงมองไปที่ท้องฟ้าสีฟ้า
นักบินอวกาศที่เห็นท้องฟ้าของเรานอกโลกยังเห็นสีที่สะท้อนจากโมเลกุลในชั้นบรรยากาศด้วย กล่าวคือ พวกเขายังเห็นท้องฟ้าของโลกเป็นสีฟ้าด้วย
สีของท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเพราะเป็นสีที่อนุภาคในบรรยากาศกระจายตัวมากที่สุด
แต่ในอวกาศไม่มีบรรยากาศ เราบอกว่ามีสุญญากาศ เนื่องจากไม่มีบรรยากาศ แสงอาทิตย์จึงไม่กระจัดกระจาย และพื้นที่มืด นี่แสดงให้เราเห็นว่าสีของท้องฟ้าขึ้นอยู่กับอนุภาคในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นไม่เหมือนกับของเรา อนุภาคของพวกมันจึงมีขนาดและรูปร่างต่างกัน ดังนั้นจึงกระจายสีต่างกัน สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมท้องฟ้าบนดาวเคราะห์ดวงอื่นจึงเป็นสีที่แตกต่างจากของเรา
ดาวเคราะห์ของระบบสุริยะมีท้องฟ้าที่มีสีต่างกันเนื่องจากโครงสร้างของชั้นบรรยากาศ
บนโลกนี้ยังสามารถเห็นภาพเหตุการณ์นี้ได้ ในรูปต่อไปนี้ ตัวอย่างเช่น เรามีภาพท้องฟ้าบนยอดเขาเอเวอเรสต์ ซึ่งเป็นภูเขาที่สูงที่สุดในโลก เห็นว่าท้องฟ้ามีสีน้ำเงินเข้มขึ้น ทำไมมันถึงเกิดขึ้น? เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศมีขนาดเล็กมากและมีโมเลกุลน้อยที่จะกระจายสีน้ำเงิน ด้วยเหตุนี้สีของท้องฟ้าจึงเข้มขึ้น
ท้องฟ้าบนยอดเขาเอเวอเรสต์มืดกว่าปกติ
อย่างไรก็ตาม คำถามหนึ่งยังคงอยู่: ทำไมท้องฟ้าเป็นสีแดงตอนพลบค่ำ?
เมื่อดวงอาทิตย์ตก แสงจะผ่านชั้นบรรยากาศที่กว้างกว่ามากก่อนจะเข้าตาเรา สีที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า เช่น สีแดงและสีส้ม เป็นสีสุดท้ายที่กระจายออกไป โดยจะมองเห็นได้แม้หลังจากผ่านชั้นบรรยากาศที่มีปริมาณมากขึ้นนี้ แสงสีน้ำเงินซึ่งกระจายไปเกือบทั้งหมดในลักษณะนี้ เนื่องจากบรรยากาศทำหน้าที่เป็นตัวกรอง ในทางปฏิบัติแล้วไม่เข้าตาเรา ในทางกลับกัน แสงสีแดงซึ่งไม่กระจัดกระจายแต่ส่องผ่านสามารถมองเห็นได้
นอกจากนี้ อนุภาคฝุ่นและควันที่มีขนาดใหญ่กว่าอนุภาคในอากาศยังเข้ากันได้ดีกับความยาวคลื่นสีแดง ดังนั้นอนุภาคเหล่านี้จึงกระจายสีแดงมากกว่าสีน้ำเงิน ผลลัพธ์ที่ได้คือทัศนียภาพอันงดงาม เช่น พระอาทิตย์ตกที่แสดงด้านล่าง:
พระอาทิตย์ตกบนชายหาดกับท้องฟ้าสีแดง
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
