چرا آسمان آبي است؟

شايد هيچ موضوعي به اين اندازه واضح و بديهي نباشد كه آسمان آبي است. اما چرا آسمان ما آبي است و مثلا بنفش، ‌قرمز يا صورتي نيست؟‌ مثلا شب‌ها كه خورشيد در آسمان نيست، با آسماني مشكي طرف هستيم كه نور ستاره‌ها و ماه در پس‌زمينه مشكي آن مي‌درخشد. چرا در روز اين اتفاق نمي‌افتد مثلا در روز به جاي آسماني آبي، ‌آسماني تيره مي‌داشتيم كه خورشيد در زمينه آن بدرخشد؟اين اتفاق مي‌افتاد اگر زمين جو نداشت. در واقع مسووليت اصلي همه اين داستان‌ها، جو زمين است كه باعث مي شود زندگي ما روي زمين ادامه يابد.تابش نور خورشيد در مقابل ماه يا ستاره‌ها بسيار زياد است و به همين دليل زماني كه وارد جو زمين مي‌شود، تاثيري متفاوت از نور ماه و ستاره‌ها در شب ايجاد مي‌كند.نور خورشيد تركيبي از طول موج‌هاي مختلف است كه رنگ‌هاي مختلفي را در دل نور سفيد خود دارد هنگام وقوع رنگين‌كمان شما مي‌توانيد اين طيف رنگي را ببينيد يا با قرار دادن منشوري در برابر پرتو نور خورشيد آن را به رنگ‌هاي سازنده آن تجزيه كنيد. اين نور سپيد و درخشان خورشيد در روز اما براي اين‌كه بتواند خود را به چشمان ما برساند بايد از ميان جو غليظ سياره ما عبور كند. جوي كه عمدتا از نيتروژن و اكسيژن تشكيل شده است. عبور نور خورشيد از دل اين گازهاي جوي كه ابعاد ذرات تشكيل‌دهنده آنها از طول موج نور عبوري كوچك‌تر است، باعث مي‌شود تا اين طول موج‌هاي مختلف متناسب با طول موجشان در جو پراكنده شوند. همين پراكندگي است كه باعث مي‌شود تا در روز برخلاف شب همه آسمان روشن شود چرا كه منبع نور، آنقدر قوي است كه ميزان پراكندگي آن باعث روشن شدن كل آسمان مي‌شود، اما چرا آسمان آبي است؟پديده پراكندگي طول موج‌هاي مختلف در محيط‌هاي مختلف را اصطلاحا به نام پديده رايلي مي‌شناسند. فرمول رايلي ميزان پراكندگي نور در آسمان را بيان مي‌كند. اين پراكندگي و در واقع ميزان پراكنده شدن هر يك از طول موج‌هاي مختلف در آسمان به ماده‌اي بستگي دارد كه نور از ميان آن عبور مي‌كند. جو زمين عمدتا از نيتروژن تشكيل شده است و مولكول‌هاي اين گاز در شرايط عادي نور آبي را بيش از بقيه طول موج‌ها پراكنده مي‌كنند. نتيجه اين مي‌شود كه غير از مواقعي كه غبار زيادي در جو وجود دارد يا هنگام غروب خورشيد آسمان را آبي ببينيم.اين پديده در سيارات ديگر هم اعمال مي‌شود. مثلا در مريخ با توجه به تركيب جوي آن عمدتا طول موج نور قرمز است كه پراكنده مي شود و به همين دليل هم مي توانيد در مريخ آسماني سرخ فام را ببينيد. اما اگر زمين جو نداشت چه؟ ‌در اين صورت هيچ پراكندگي رخ نمي‌داد و آسمان سياهي داشتيم كه خورشيددرخشاني در زمينه سياه آن مي‌درخشيد.