ما عليك إلا أن تنظر إلى السماء وتطرح على نفسك بعض الأسئلة المنطقية، ألا وهي: لماذا السماء زرقاء؟ لماذا الغروب أحمر؟ لماذا السحب بيضاء؟ لدى الفيزياء الإجابة، وهي أن ضوء الشمس مؤلف من جميع ألوان قوس قزح. لكنه بينما يشق طريقه متخللًا الغلاف الجوي، يتبعثر في جميع الاتجاهات متحولا إلى جزيئات وجسيمات غبار دقيقة (أصغر بكثير من الميكرون الذي يبلغ حجمه 250000/1 من البوصة). ويسمى هذا بتبعثر رايلي والضوء الأزرق هو الأكثر تبعثرًا من بين كل الألوان، إذ يبلغ تبعثره خمسة أضعاف تبعثر الضوء الأحمر. ومن ثم فإنك لو نظرت إلى السماء خلال النهار في أي اتجاه ⁽¹⁾ تجد اللون الأزرق هو المهيمن، وهو ما يجعل السماء زرقاء. لو نظرت إلى السماء من فوق سطح القمر (قد تكون شاهدت الصور)، لن تجدها زرقاء وإنما سوداء كما هي سماؤنا في الليل. لماذا؟ لأن القمر ليس له غلاف جوي.

لماذا الغروب أحمر اللون؟ لذات السبب الذي يجعل السماء زرقاء. عندما تكون الشمس في الأفق، تنتقل أشعتها متخللة طبقاتٍ أسمك من الغلاف الجوي ويكون أكثر التبعثر في الأضواء الأخضر والأزرق والقرمزي التي تُرشح من ضوء الشمس بالطبع. وعندما يصل الضوء إلى أعيننا – وتصير السحب فوقنا – يكون مؤلفًا في معظمه من الأصفر والبرتقالي والأحمر على وجه الخصوص. ولذلك تبدو السماء أحيانا كأنها نار مستعرة عند الغروب وعند الشروق

لماذا السحب بيضاء؟ لأن قطرات الماء الموجودة في السحب أكبر بكثير من الجسيمات الصغيرة التي تجعل السماء زرقاء، وعندما يبعثر الضوء تلك الجسيمات الأكبر حجمًا تتبعثر الألوان بالتساوي وهو ما يُبقي الضوء أبيض، لكن إذا كانت السحابة سميكة جدًّا ورطبة أو إذا كانت تقع في ظل سحابة أخرى، فحينها لن يخترقها الكثير من الضوء وستغدو السحابة داكنة.

واحد من العروض العملية التي ألجأ إليها في صفوفي هو تصميم قطاع من «سماء زرقاء». فأطفئ الأضواء، أسلط بقعة ضوء أبيض ساطعة جدا على سقف الغرفة قرب السبورة. وأحمي بقعة الضوء بعناية. ثم أشعل بضعة سجائر وأمسك بها داخل شعاع الضوء. إن جسيمات الدخان صغيرة بما يكفي لإحداث تبعثر رايلي، ولأن الضوء الأزرق هو الأكثر تبعثرًا، يرى الطلاب دخانًا أزرق. بعدها أضيف خطوة لهذا الشرح العملي، فأتنشق الدخان وأبقيه في رئتي دقيقة أو نحو ذلك، وهو ليس بالأمر اليسير، لكن العلم أحيانًا يتطلب تضحيات ثم أزفر الدخان في شعاع الضوء.

____________________________________________

هوامش

(1) احترس ولا تنظر أبدا إلى الشمس

مواضيع ذات صلة

Mirror reflections

The sensation of color

Physiochemistry of color vision

The mechanism of color vision

The chromaticity diagram

Measuring the color sensation

Color depends on intensity

Aberration

The ω,k four-vector

Moving sources

Anomalous refraction

The intensity of reflected light