أكدت دراسة حديثة أن سبب كون السماء زرقاء يخضع إلى تفسير علمي يتطلب فهمًا عميقًا للفيزياء والكيمياء.

وكشفت الدراسة المنشورة في موقع «ذي كوفرسيشن»، وأعدها عميد كلية العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات والإدارة بجامعة ويسكونسن-ستاوت، دانييل فريدمان، أن الضوء الأزرق هو الأكثر تشتتًا بين ألوان الطيف المرئي بسبب طول موجته القصيرة. لذلك، عندما ينعكس الضوء الأزرق في جميع الاتجاهات، نرى السماء زرقاء في الأيام الصافية.

وأوضح فريدمان في دراسته أن الغلاف الجوي للأرض من غازات مثل النيتروجين والأكسجين، والتي تتكون بدورها من جزيئات صغيرة جدًا. يبلغ حجم كل جزيء حوالي 0.4 نانومتر، أي أن عرض خصلة شعر واحدة يعادل حوالي 250 ألف جزيء من النيتروجين أو الأكسجين. يمكن تشبيه هذه الجزيئات بكرات صغيرة تتحرك باستمرار.

- السماء تشهد ظاهرة غائبة منذ 20 عاما
- صورة جديدة توضح توهج الغلاف الجوي باللون الذهبي من مسافة 400 كم من الأرض
- «العفاريت» متوهجة باللون الأحمر في السماء (صور وفيديو)

عندما يسافر ضوء الشمس عبر الغلاف الجوي، فإنه يمر بين هذه الجزيئات الصغيرة. في بعض الأحيان، يصطدم الضوء مباشرة بإحدى هذه الجزيئات، مما يؤدي إلى تشتت الضوء.

نظرية اللورد رايلي
في أواخر القرن التاسع عشر، اكتشف الفيزيائي البريطاني جون ويليام ستروت، المعروف باسم اللورد رايلي، أن الضوء الأزرق من الشمس يتشتت أكثر من الألوان الأخرى عندما يمر عبر الغلاف الجوي. هذه الظاهرة تُعرف باسم تشتت رايلي.

لتوضيح ذلك، تخيل أن جزيئات النيتروجين والأكسجين هي كرات تنس، والضوء هو كرات زجاجية. عندما تصطدم كرة زجاجية (الضوء) بكرات التنس (الجزيئات)، فإن كرة التنس "تأكل" الكرة الزجاجية ثم تبصقها مرة أخرى في اتجاه عشوائي. هذه العملية هي ما يسبب تشتت الضوء.

عند شروق الشمس أو غروبها، تكون الشمس قريبة من الأفق، مما يعني أن ضوءها يمر عبر طبقة أكبر من الغلاف الجوي. نتيجة لذلك، يتشتت الضوء الأزرق والأخضر بشكل كبير، بينما يصل إلينا الضوء الأحمر والبرتقالي بشكل مباشر. هذا هو السبب في أن السماء تبدو حمراء أو برتقالية خلال هذه الأوقات.

إذا لم يكن هناك تشتت للضوء، كما هو الحال على القمر الذي يفتقر إلى غلاف جوي، فإن السماء ستظهر مظلمة حتى في وضح النهار.

عندما يمر ضوء الشمس عبر قطرات الماء في الهواء، ينقسم إلى ألوان الطيف المرئي: الأحمر، البرتقالي، الأصفر، الأخضر، الأزرق، النيلي، والبنفسجي (ROY G. BIV). الضوء الأزرق هو الأكثر تشتتًا بين هذه الألوان، مما يفسر لون السماء الزرقاء.