چرا آسمان آبی است؟

در روزهایی که هوا ابری نباشد آسمان را به رنگ آبی می‌بینید، اما هنگام طلوع و غروب خورشید آسمان قرمزرنگ دیده می‌شود. در حقیقت تغییر رنگ آسمان هنگام طلوع و غروب آفتاب ناشی از تغییراتی مشابه است که با انجام یک آزمایش ساده می‌توانید به چگونگی آن پی ببرید.

برای انجام این آزمایش به یک چراغ‌قوه، یک محفظه شیشه‌ای 10 لیتری شبیه به آکواریوم و یک فنجان (250 میلی‌لیتر) شیر احتیاج دارید. سه ‌چهارم این محفظه شیشه‌ای را از آب پر کنید، چراغ قوه را روشن کرده و آن را از یک طرف به داخل محفظه شیشه‌ای بتابانید.

سعی کنید پرتوهای نوری که در آب می‌درخشند ببینید. اگر با دقت به داخل محفظه شیشه‌ای نگاه کنید، ذرات بسیار ریزی از گرد و خاک را می‌بینید که در آب شناور هستند. اگرچه نمی‌توانید بخوبی مسیر حرکت پرتوهای نور را در آب ببینید اما این ذرات معلق را در آب به رنگ سفید می‌بینید.

در مرحله بعدی یک‌چهارم فنجان شیر (معادل 60 میلی‌لیتر) را به محتوای آب درون محفظه شیشه‌ای اضافه کنید و آن را به هم بزنید. مانند آنچه در مرحله قبل انجام دادید چراغ قوه را داخل محفظه شیشه‌ای بتابانید.

متوجه می‌شوید پس از افزودن شیر می‌توانید براحتی مسیر حرکت پرتوهای نور را داخل محفظه ببینید. وقتی از کناره‌های محفظه شیشه‌ای، مسیر حرکت پرتو نور را تعقیب می‌کنید، اشعه نور، آبی رنگ به نظر می‌رسد اما اگر از کف محفظه مسیر حرکت نور را بررسی کنید پرتو نور تابیده شده را به رنگ زرد می‌بینید.

باز هم یک‌چهارم فنجان شیر به محتوی درون محفظه شیشه‌ای اضافه کنید. با افزودن مقدار بیشتری شیر، وقتی از کناره‌ها پرتو نور را تعقیب می‌کنید آن را پررنگ‌تر می‌بینید و جالب این‌که پرتو نور از کف ظرف شیشه‌ای به رنگ نارنجی دیده می‌شود.

در این مرحله نصف فنجان شیر باقیمانده را به محفظه شیشه‌ای اضافه کنید. نه‌تنها پرتو نور را پررنگ‌تر می‌بینید بلکه میزان انتشار پرتو نور در مسیر حرکت نیز در مقایسه با قبل بیشتر خواهد بود.

فکر می‌کنید چرا رنگ پرتو نور هنگامی که از کف ظرف به داخل آن نگاه می‌کنید در مقایسه با زمانی که از کناره‌های ظرف، مسیر پرتو نور را دنبال می‌کنید متفاوت است؟ نور در مسیر مستقیم حرکت می‌کند مگر این‌که در مسیر حرکت با ماده‌ای برخورد کند. از آنجا  که آب نیز مانند هوا مسیر همواری را برای حرکت پرتوهای نور ایجاد می‌کند، مسیر حرکت نور در آب و هوا محسوس نیست.

با اضافه کردن شیر به محفظه شیشه‌ای، ذراتی در مسیر حرکت نور ایجاد می‌شود که موجب انتشار پرتو نور و در نتیجه مرئی شدن آب می‌شود. پراکندگی بیشتر نور موجب تغییر رنگ آن از زرد یا نارنجی به آبی می‌شود.

وقتی شما به طور مستقیم به مسیر حرکت نور نگاه کنید آن را به رنگ قرمز یا نارنجی می‌بینید و چنانچه به طور غیرمستقیم و از جهاتی دیگر به پرتو نور نگاه کنید به علت پراکندگی بیشتر امواج نور آن را به رنگ آبی می‌بینید.

هنگام غروب و طلوع خورشید، از یک مسیر مستقیم به امواج نور خورشید که در محیط پراکنده می‌شوند نگاه می‌کنید و به همین علت آسمانی به رنگ قرمز یا نارنجی دیده می‌شود، اما در طول روز، ذرات موجود در هوای اطراف موجب پراکندگی امواجب نور می‌شوند و از سوی دیگر امواج نور خورشید به طور مستقیم در زاویه دید ما قرار ندارند و به همین علت در مواقعی به جز زمان طلوع و غروب خورشید آسمان را آبی می‌بینیم.