ทำไมเมฆถึงเป็นสีเทา และเมฆเป็นสีขาว? ทำไมเมฆถึงเป็นสีดำ?
แม้จะมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และการเข้าถึงแหล่งข้อมูลมากมายอย่างเสรี แต่ก็เป็นเรื่องยากที่คนๆ หนึ่งจะสามารถตอบคำถามว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าได้อย่างถูกต้อง
ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าหรือสีฟ้าในระหว่างวัน?
แสงสีขาวซึ่งเป็นสิ่งที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมา ประกอบด้วยสเปกตรัมสีเจ็ดส่วน ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง สัมผัสเล็กๆ น้อยๆ ที่โรงเรียนรู้จัก - "นักล่าทุกคนอยากรู้ว่าไก่ฟ้านั่งอยู่ที่ไหน" - กำหนดสีของสเปกตรัมนี้อย่างแม่นยำด้วยตัวอักษรเริ่มต้นของแต่ละคำ แต่ละสีมีความยาวคลื่นแสงของตัวเอง สีแดงคือสีที่ยาวที่สุด และสีม่วงคือสีที่สั้นที่สุด
ท้องฟ้า (บรรยากาศ) ที่เราคุ้นเคยประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นของแข็ง หยดน้ำเล็กๆ และโมเลกุลของก๊าซ เป็นเวลานานแล้วที่มีการสันนิษฐานที่ผิดพลาดหลายประการที่พยายามอธิบายว่าทำไมท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า:
- บรรยากาศที่ประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ ของน้ำ และโมเลกุลของก๊าซต่างๆ ช่วยให้รังสีของสเปกตรัมสีน้ำเงินทะลุผ่านได้ดี และไม่อนุญาตให้รังสีของสเปกตรัมสีแดงสัมผัสกับโลก
- อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก เช่น ฝุ่น ที่ลอยอยู่ในอากาศจะกระจายความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีม่วงให้น้อยที่สุด และด้วยเหตุนี้ อนุภาคจึงสามารถไปถึงพื้นผิวโลกได้ ไม่เหมือนสเปกตรัมสีอื่นๆ
สมมติฐานเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนจากนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังหลายคน แต่การวิจัยของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จอห์น เรย์ลีห์ แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่อนุภาคของแข็งที่เป็นสาเหตุหลักของการกระเจิงของแสง มันเป็นโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศที่แยกแสงออกเป็นองค์ประกอบสี รังสีดวงอาทิตย์สีขาวชนกับอนุภาคก๊าซบนท้องฟ้า กระจาย (กระจัดกระจาย) ไปในทิศทางที่ต่างกัน
เมื่อมันชนกับโมเลกุลของก๊าซ องค์ประกอบแต่ละสีของแสงสีขาวทั้งเจ็ดสีจะกระจัดกระจาย ในเวลาเดียวกัน แสงที่มีคลื่นยาวกว่า (องค์ประกอบสีแดงของสเปกตรัม ซึ่งรวมถึงสีส้มและสีเหลืองด้วย) จะกระเจิงได้น้อยกว่าแสงที่มีคลื่นสั้น (องค์ประกอบสีน้ำเงินของสเปกตรัม) ด้วยเหตุนี้ หลังจากการกระเจิง สีสเปกตรัมสีน้ำเงินจึงยังคงอยู่ในอากาศมากกว่าสีแดงถึงแปดเท่า
แม้ว่าสีม่วงจะมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่ท้องฟ้าก็ยังคงปรากฏเป็นสีฟ้าเนื่องจากมีคลื่นสีม่วงและสีเขียวผสมกัน นอกจากนี้ ดวงตาของเรายังรับรู้สีน้ำเงินได้ดีกว่าสีม่วง เนื่องจากทั้งสองสีมีความสว่างเท่ากัน ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นตัวกำหนดโทนสีของท้องฟ้า: บรรยากาศเต็มไปด้วยรังสีสีฟ้า - น้ำเงินอย่างแท้จริง
ทำไมพระอาทิตย์ตกดินถึงเป็นสีแดง?
อย่างไรก็ตาม ท้องฟ้าก็ไม่ใช่สีฟ้าเสมอไป คำถามเกิดขึ้นตามธรรมชาติ: หากเราเห็นท้องฟ้าสีฟ้าตลอดทั้งวัน ทำไมพระอาทิตย์ตกถึงเป็นสีแดง? เราพบว่าสีแดงมีการกระจายตัวของโมเลกุลก๊าซน้อยที่สุด ในช่วงพระอาทิตย์ตก ดวงอาทิตย์จะเข้าใกล้ขอบฟ้า และรังสีของดวงอาทิตย์จะพุ่งตรงไปยังพื้นผิวโลกซึ่งไม่ใช่แนวตั้งเหมือนตอนกลางวัน แต่เป็นมุมหนึ่ง
ดังนั้นเส้นทางที่ใช้ผ่านชั้นบรรยากาศจึงยาวกว่าเส้นทางที่ใช้ในระหว่างวันเมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูง ด้วยเหตุนี้สเปกตรัมสีน้ำเงิน-น้ำเงินจึงถูกดูดซับไว้ในชั้นบรรยากาศหนาทึบซึ่งไปไม่ถึงโลก และคลื่นแสงที่ยาวขึ้นของสเปกตรัมสีแดง-เหลืองจะไปถึงพื้นผิวโลก ทำให้ท้องฟ้าและเมฆกลายเป็นสีแดงและเหลืองอันเป็นเอกลักษณ์ของพระอาทิตย์ตก
ทำไมเมฆถึงเป็นสีขาว?
มาสัมผัสหัวข้อเมฆกันดีกว่า ทำไมท้องฟ้าสีฟ้าถึงมีเมฆสีขาว? ก่อนอื่นมาจำไว้ว่าพวกมันก่อตัวอย่างไร อากาศชื้นที่มีไอน้ำที่มองไม่เห็นซึ่งถูกให้ความร้อนที่พื้นผิวโลก เพิ่มขึ้นและขยายตัวเนื่องจากความกดอากาศที่ด้านบนมีน้อย เมื่ออากาศขยายตัว อากาศจะเย็นลง เมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด ไอน้ำจะควบแน่นรอบๆ ฝุ่นในชั้นบรรยากาศและของแข็งแขวนลอยอื่นๆ ส่งผลให้เกิดหยดน้ำเล็กๆ ที่รวมตัวกันเป็นเมฆ
แม้จะมีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่อนุภาคของน้ำก็มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของก๊าซมาก และหากรังสีของดวงอาทิตย์กระจัดกระจายเมื่อพบกับโมเลกุลของอากาศ เมื่อกระทบกับหยดน้ำ แสงก็จะสะท้อนจากพวกมัน ในกรณีนี้ แสงสีขาวเริ่มแรกจะไม่เปลี่ยนสี และในขณะเดียวกันก็ "สี" ให้กับโมเลกุลของเมฆเป็นสีขาว
ในส่วนคำถาม เหตุใดเมฆจึงมีสีขาวและเมฆฝนฟ้าคะนองเป็นสีดำ มอบให้โดยผู้เขียน นาตาลี นาตาลีคำตอบที่ดีที่สุดคือในเมฆธรรมดามักจะมีหยดน้ำเพียงเล็กน้อย แต่กลับไม่มีหยดน้ำ แต่มีอนุภาคขนาดเล็กมาก แสงแดดสะท้อนจากด้านนอกของอนุภาคดังกล่าว ด้วยการสะท้อนดังกล่าว การหักเหของแสงจะไม่เกิดขึ้น ดังนั้น แสงที่สะท้อนจึงยังคงเป็นสีขาว ในเมฆฝนฟ้าคะนอง (แม้ในเมฆหนาทึบขนาดใหญ่) จะมีน้ำมากกว่ามาก ซึ่งหมายความว่าแสงจะถูกดูดซับมากขึ้น แต่ก็มีความเป็นไปได้มากขึ้นที่แสงจะสะท้อนขึ้นไปจากพื้นดิน ดังนั้นเมฆด้านล่างจึงดูมืด... ในเมฆ (เมฆ) ไม่มีอะไรนอกจากน้ำ (ในรูปของไอน้ำหรือผลึกน้ำแข็ง) อันที่จริงนี่คือแก่นแท้ของเมฆ เมฆอาจดูมืดลงเนื่องจาก "การบิน" อยู่ในระดับความสูงที่ค่อนข้างต่ำ และดวงอาทิตย์อาจส่องแสงไปด้านข้างมากกว่าตรงกลางด้านบน
ตอบกลับจาก เยี่ยมเลย[มือใหม่]
เพราะรังสีดวงอาทิตย์ไม่ลอดผ่านเข้าไปได้
ตอบกลับจาก ลีโอนิด[คุรุ]
ทุกอย่างเกี่ยวกับขนาดของก้อนเมฆ และสุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุดคือขนาดของหยดน้ำ หากคุณมองดีๆ แม้แต่เมฆธรรมดาๆ ก็ยังมีเฉดสีที่แตกต่างกัน โดยจะเปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีเทา กล่าวคือ เห็นได้ชัดว่า 1) สีขาวแตกต่างจากสีเทาเพียงแค่ปริมาณแสงที่ไปถึงขอบล่างของเมฆ และ 2) ปัจจัยสำคัญที่นี่คือปริมาณแสงแดดที่ต้องเดินทางผ่านเมฆ ยิ่งเมฆหนาขึ้น (เมฆฝนฟ้าคะนองหนาหลายกิโลเมตร!) แสงก็จะกระจัดกระจาย/ดูดซับมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ายิ่งไปถึงขอบเขตล่างของคลาวด์มากเท่าไร ซึ่งหมายความว่ายิ่งดูเข้มเมื่อมองจากด้านล่าง หากคุณมองเมฆฝนฟ้าคะนองจากด้านบน (มองจากเครื่องบินได้ง่าย) เมฆทั้งหมดที่นั่นก็จะกลายเป็นสีขาว เนื่องจากการสะท้อนเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน และการดูดกลืนแสงจะไม่ส่งผลกระทบต่อมันเมื่อคุณมองจากด้านข้างของแหล่งกำเนิดแสง
ตอบกลับจาก เลกซัส สวิฟท์[คุรุ]
เนื่องจากเมฆสีขาวประกอบด้วยหยดน้ำขนาดใหญ่เป็นส่วนใหญ่ แสงแดดที่ส่องผ่านจึงไม่ถูกแยกออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ และยังคงเป็นสีขาวอยู่ เมฆฟ้าร้องมีโครงสร้างหนาแน่นกว่าและสะท้อนแสงกลับขึ้นไปด้านบน ดังนั้น เราจึงดูเหมือนว่าเมฆเป็นสีดำ
ตอบกลับจาก มิติที่สี่[คุรุ]
หยดน้ำในเมฆมีขนาดค่อนข้างใหญ่ และมีแสงสะท้อนจากพื้นผิวด้านนอก ด้วยการสะท้อนนี้ แสงจะไม่สลายตัวเป็นสีต่างๆ ขององค์ประกอบ แต่ยังคงเป็นสีขาว เมฆที่หนาแน่นมากปรากฏเป็นสีดำเนื่องจากปล่อยให้แสงแดดส่องผ่านได้เพียงเล็กน้อย โดยอาจถูกหยดน้ำในเมฆดูดซับหรือสะท้อนกลับขึ้นไป
พวกเราหลายคนแม้จะอยู่ในวัยเด็กที่ห่างไกล เคยถามคำถามที่คล้ายกันกับตัวเองอย่างน้อยหนึ่งครั้ง: ทำไมท้องฟ้าเหนือเราถึงเป็นสีฟ้า? ท้ายที่สุดแล้ว แสงที่มาถึงเราโดยตรงจากดวงอาทิตย์โดยพื้นฐานแล้วจะเป็นสีขาว ไม่ใช่สีน้ำเงิน อย่างไรก็ตาม เมื่อผู้คนอายุมากขึ้น พวกเขาอาจไม่หมดความสนใจในเรื่องนี้ หลายๆ คนคงไม่รังเกียจที่จะสงบความอยากรู้อยากเห็นของตนและยังคงค้นพบว่าเหตุใดห้องนิรภัยแห่งสวรรค์จึงเป็นสีฟ้าจริงๆ
ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า: ฟิสิกส์
ฟิสิกส์จะช่วยให้คุณเจาะลึกรายละเอียดปลีกย่อยทั้งหมดของปัญหานี้โดยที่นักวิทยาศาสตร์ได้ทราบเหตุผลมานานแล้วและศึกษาทุกอย่างอย่างละเอียด เราคงได้แต่ลิ้มรสผลงานอันอุตสาหะของพวกเขาเท่านั้น
เรามาเริ่มกันที่สิ่งที่ทำให้โลกของเราแตกต่างจากที่อื่น นั่นก็คือ การมีอยู่ของอากาศที่สิ่งมีชีวิตสามารถหายใจได้ แม้ว่าองค์ประกอบของมันจะประกอบด้วยไนโตรเจน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ และอนุภาคฝุ่นต่างๆ ที่เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา แต่ก็ยังคงโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ แต่แสงแดดนั้นมีสีอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งเราคุ้นเคยดีว่าเป็นสีรุ้ง แต่ละสีทั้งเจ็ดมีคลื่น รังสีเป็นของตัวเอง และทั้งหมดมีความยาวต่างกัน
เพื่อให้แสงแดดส่องถึงโลกได้ จะต้องทะลุผ่านชั้นอากาศขนาดมหึมา ในระหว่างที่แสงผ่านอากาศรังสีเริ่มกระจาย และกระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างเข้มข้นมากขึ้นเมื่อมีสีฟ้า สิ่งนี้อธิบายได้ง่ายมาก - ความยาวคลื่นของแสงสีน้ำเงินนั้นสั้นที่สุด จากมุมมองทางฟิสิกส์ นี่คือวิธีการอธิบายสีฟ้าของท้องฟ้า
ฟิสิกส์ตอบคำถามของเรา “ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า”แต่แล้วเมฆล่ะ เพราะว่าพวกมันมีโทนสีขาว แม้ว่าพวกมันจะลอยอยู่ในอากาศก็ตาม มีเหตุผลที่จะสรุปได้ว่ารังสีของแสงอาทิตย์จะกระจายผ่านเมฆในลักษณะเดียวกับเมื่อส่องผ่านอากาศ แต่ปัญหานี้จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขจากมุมที่ต่างออกไปเล็กน้อย
ประการแรก เมฆคืออนุภาคเล็กๆ ของน้ำที่ระเหยออกจากพื้นผิวโลกและรวมตัวกันเป็นมวลก๊าซ แต่ไม่ว่าอนุภาคเหล่านี้จะเล็กแค่ไหน มันก็ยังคงมีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลอากาศมาก คำตอบของคำถามนี้อยู่ในขนาดของโมเลกุล
อย่างที่เราทราบกันดีว่ารังสีของดวงอาทิตย์ที่ทะลุเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกต้องเผชิญกับอุปสรรคระหว่างทาง - อากาศซึ่งสามารถเอาชนะได้ด้วยการกระจายตัวเท่านั้น แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับเมฆเนื่องจากมีโมเลกุลขนาดเท่ากัน แสงที่พบกับหยดน้ำขนาดเล็กจะไม่หักเห แต่ในทางกลับกันจะสะท้อนจากพื้นผิว
วิธีนี้ช่วยให้รังสีดวงอาทิตย์คงอยู่ในชุดสีดั้งเดิม ซึ่งก็คือสีขาว ขณะเดียวกันก็ให้สีโมเลกุลของเมฆเป็นสีขาว
เป็นเรื่องน่ายินดีอย่างยิ่งที่ได้เห็นเมฆคิวมูลัสเคลื่อนผ่านไปในฤดูร้อน และพยายามอธิบายว่าทำไมบางครั้งเมฆจึงสว่างและบางครั้งก็มืด เมื่อเมฆได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ มันก็จะเป็นสีขาวพราว แต่เมื่อเมฆเคลื่อนผ่านเหนือเรา ฐานของมันจะกลายเป็นสีเทาหรือมืดสนิท หยดน้ำในเมฆตั้งอยู่ใกล้กันมากจนปรากฏเป็นวัตถุสีขาวขุ่นเกือบทั้งหมด เป็นสีขาวเพราะว่าแสงทะลุผ่านเมฆได้ยาก แต่หยดหลายๆ หยดก็สะท้อนได้ดีมาก หากดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมไปด้วยเมฆคิวมูลัส เมฆเหล่านั้นก็จะดูมืด แต่ขอบของเมฆจะสว่างอยู่เสมอ: "เมฆทุกก้อนมีเส้นสีเงิน"
ดังนั้น การกระจายตัวของแสงและเงาทำให้เราได้รับข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับส่วนต่างๆ ของเมฆ ทั้งด้านบน ด้านล่าง ด้านหน้า ด้านหลัง และเกี่ยวกับรูปร่างที่แท้จริงของชั้นหินขนาดใหญ่นี้ ไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไปที่จะเข้าใจสัดส่วนที่ถูกต้องรวมถึงตำแหน่งของเมฆที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น หากเมฆอยู่ตรงหน้าฉัน และดวงอาทิตย์อยู่สูงกว่าเมฆนั้นเล็กน้อย ฉันจะแปลกใจที่เห็นเพียงเงา (รูปที่ 169, a) ฉันไม่สามารถจินตนาการถึงความยิ่งใหญ่ได้
ข้าว. 169. แสงและเงาบนเมฆคิวมูลัส: ก) วิธีที่เราเห็นทิวทัศน์
ผู้สังเกตการณ์มองจากเหนือจรดใต้ b) ความประทับใจส่วนตัวที่ผิดพลาดของผู้สังเกตการณ์และภาพที่เขาคาดหวังที่จะเห็น; c) สิ่งต่าง ๆ เป็นอย่างไรในความเป็นจริง ในกรณี b) และ c) ผู้สังเกตการณ์มองจากตะวันออกไปตะวันตก พระอาทิตย์อยู่ทางทิศใต้
ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ ฉันถือว่ามันอยู่ใกล้มากโดยไม่รู้ตัว ดังนั้นสำหรับฉันดูเหมือนว่าส่วน AB ควรจะส่องสว่าง (รูปที่ 169, 6) อันที่จริง รังสีของดวงอาทิตย์ที่ส่องสว่างเมฆวิ่งขนานกับเส้นที่เชื่อมดวงอาทิตย์ด้วยตาของฉัน (รูปที่ 169, c)
ไม่ว่าการเล่นแสงและเงาจะเป็นไปตามอำเภอใจเพียงใด ไม่ว่าเรื่องจะซับซ้อนเพียงไรจากเงาที่ทอดผ่านเมฆก้อนหนึ่งไปยังอีกก้อนหนึ่ง ดูเหมือนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายด้วยสิ่งนี้เพียงอย่างเดียวถึงความแตกต่างทั้งหมดในสีของเมฆคิวมูลัส
ไอ. เลวีตัน
เมื่อท้องฟ้าแจ่มใสหลังเกิดพายุ และเหลือเมฆคิวมูลัสเพียงไม่กี่ก้อน แสงอาทิตย์ส่องสว่างเจิดจ้า และตั้งอยู่จนเงาของหนึ่งในนั้นไม่สามารถตกทับอีกก้อนหนึ่งได้ เมฆเหล่านี้ก็จะเข้มขึ้นเรื่อยๆ และในที่สุดก่อนที่ หายไปจนหมดกลายเป็นสีน้ำเงิน-ดำ ความประทับใจโดยทั่วไปคือส่วนบางๆ ของเมฆคิวมูลัสที่เห็นตัดกับท้องฟ้าสีฟ้านั้นไม่ใช่ "สีน้ำเงิน+สีขาว" (อย่างที่ใครๆ คาดไว้) แต่เป็น "สีน้ำเงิน+สีดำ"
ในทางกลับกัน เมฆคิวมูลัสจะปรากฏเป็นสีเทาเมื่อมองเทียบกับพื้นหลังของเมฆขนาดใหญ่อีกก้อนหนึ่งที่เป็นสีขาวสนิท ดังนั้นจึงไม่ต้องสงสัยเลยว่าความสว่างจะเพิ่มขึ้นเพียงเพราะความหนาโดยรวมของชั้นต่างๆ เพิ่มขึ้น ฟิสิกส์ของปรากฏการณ์เหล่านี้ แม้จะสังเกตทุกวัน แต่ก็ยังไม่เข้าใจดีนัก แน่นอนว่าเราควรระมัดระวังอย่างมากเกี่ยวกับแนวคิดที่ว่าเมฆดูดซับแสงจริงๆ ก่อนอื่นเราต้องพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้โดยสมมุติว่าเมฆก่อตัวเป็นสีขาวทึบ จากนั้นจำไว้ว่าจริงๆ แล้วมันไม่ได้เป็นเพียงหมอกที่กระเจิงแสง และสุดท้ายให้พิจารณาว่าเมฆอาจมีอนุภาคฝุ่นสีเข้มอยู่ด้วย
การเปรียบเทียบเมฆกับไอน้ำสีขาว (ไม่ใช่ควัน!) ของหัวรถจักรไอน้ำเป็นเรื่องน่าสนใจ ในบางกรณี ไอน้ำจะดูขาวขึ้นเมื่อมองจากมุมที่กว้างกว่าแสงที่ตกกระทบ และสว่างน้อยลงเมื่อมองจากทิศทางของดวงอาทิตย์ เมื่อดวงตารับรู้รังสีที่สะท้อนไปเกือบจะในทิศทางที่ตกกระทบ ในกรณีอื่นๆ ไม่ว่าจะมองทิศทางใดก็ตาม ไอระเหยจะสว่างกว่าส่วนที่สว่างที่สุดของคิวมูลัสมาก อาจเนื่องมาจากระยะห่างจากเมฆมากขึ้น และแสงที่เบาลงเนื่องจากการกระเจิงในอากาศ
จอร์จี้ นิสสกี้. ฤดูใบไม้ร่วง. เซมาฟอร์ส
เมฆคิวมูลัสสีเข้มมักจะปรากฏเป็นสีน้ำเงินในระยะไกล นี่ไม่ใช่สีของเมฆ แต่เป็นแสงที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศระหว่างเมฆกับดวงตาของเรา ยิ่งเมฆดำมืดอยู่ไกลออกไป สีของมันก็จะเข้าใกล้สีของท้องฟ้ามากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน เมฆสว่างใกล้ขอบฟ้าจะกลายเป็นสีเหลือง
เราควรพิจารณาเมฆอื่นๆ ด้วยและพยายามอธิบาย เช่น ทำไมเมฆฝนถึงเป็นสีเทา ทำไมเมฆฝนฟ้าคะนองจึงมีสีตะกั่วพิเศษปรากฏอยู่ข้างๆ สีส้มจางๆ ไม่ใช่ฝุ่นใช่ไหม อย่างไรก็ตาม ข้อมูลของเราเกี่ยวกับทั้งหมดนี้ยังไม่สมบูรณ์มากจนเราจำกัดตัวเองอยู่เพียงแค่เรียกร้องให้ผู้อ่านตั้งข้อสังเกตอย่างเป็นอิสระ
การกระจายความสว่างไปทั่วห้องนิรภัยแห่งสวรรค์ เมื่อมันถูกปกคลุมไปด้วยเมฆอย่างสมบูรณ์และสม่ำเสมอ มีลักษณะเฉพาะมากและดูเหมือนว่าจะเสริมการกระจายในท้องฟ้าที่แจ่มใส ตัวอย่างเช่น เปรียบเทียบโดยใช้กระจก จุดสุดยอดและขอบฟ้า เมื่อท้องฟ้าแจ่มใส จุดสุดยอดจะมืดกว่าเสมอ อัตราส่วนความสว่างอยู่ระหว่าง 3 ถึง 5 (ภาพถ่าย X1X และ XX)
จุดเด่นประการหนึ่งของบุคคลคือความอยากรู้อยากเห็น อาจเป็นทุกคนในวัยเด็กที่มองดูท้องฟ้าและสงสัยว่า: "ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า" ปรากฎว่าคำตอบสำหรับคำถามที่ดูเหมือนง่าย ๆ นั้นจำเป็นต้องมีฐานความรู้ในสาขาฟิสิกส์ ดังนั้นผู้ปกครองทุกคนจะไม่สามารถอธิบายเหตุผลของปรากฏการณ์นี้ให้ลูกฟังได้อย่างถูกต้อง
ลองพิจารณาปัญหานี้จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์
ช่วงความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าครอบคลุมสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเกือบทั้งหมด ซึ่งรวมถึงรังสีที่มนุษย์มองเห็นด้วย ภาพด้านล่างแสดงการพึ่งพาความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ต่อความยาวคลื่นของรังสีนี้
จากการวิเคราะห์ภาพนี้ เราสามารถสังเกตได้ว่ารังสีที่มองเห็นนั้นแสดงด้วยความเข้มที่ไม่สม่ำเสมอสำหรับการแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นต่างกัน ดังนั้น สีม่วงมีส่วนช่วยในการแผ่รังสีที่มองเห็นได้ค่อนข้างน้อย และส่วนที่ใหญ่ที่สุดคือสีฟ้าและสีเขียว
ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า?
ก่อนอื่น คำถามนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศเป็นก๊าซไม่มีสี และไม่ควรปล่อยแสงสีน้ำเงิน แน่นอนว่าสาเหตุของการแผ่รังสีดังกล่าวคือดาวฤกษ์ของเรา
ดังที่คุณทราบ จริงๆ แล้วแสงสีขาวคือการรวมกันของรังสีจากทุกสีในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ การใช้ปริซึมทำให้แสงสามารถแยกออกเป็นสีต่างๆ ได้อย่างชัดเจน ผลกระทบที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นบนท้องฟ้าหลังฝนตกและก่อตัวเป็นรุ้งกินน้ำ เมื่อแสงอาทิตย์ส่องเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ก็จะเริ่มกระจาย กล่าวคือ รังสีจะเปลี่ยนทิศทาง อย่างไรก็ตาม ลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบของอากาศคือเมื่อแสงเข้ามารังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นจะกระเจิงได้รุนแรงกว่ารังสีคลื่นยาว ดังนั้น เมื่อคำนึงถึงสเปกตรัมที่ปรากฎก่อนหน้านี้ คุณจะเห็นว่าแสงสีแดงและสีส้มจะไม่เปลี่ยนวิถีเมื่อผ่านอากาศ ในขณะที่รังสีสีม่วงและสีน้ำเงินจะเปลี่ยนทิศทางอย่างเห็นได้ชัด ด้วยเหตุนี้ แสงคลื่นสั้น "พเนจร" จึงปรากฏขึ้นในอากาศ ซึ่งกระจัดกระจายอยู่ตลอดเวลาในสภาพแวดล้อมนี้ จากปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้ การแผ่รังสีคลื่นสั้นในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (สีม่วง ฟ้า น้ำเงิน) ดูเหมือนจะถูกปล่อยออกมาจากทุกจุดในท้องฟ้า
ข้อเท็จจริงที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับการรับรู้รังสีก็คือ ดวงตาของมนุษย์สามารถจับ มองเห็น รังสีได้ก็ต่อเมื่อมันเข้าสู่ดวงตาโดยตรงเท่านั้น จากนั้น เมื่อมองดูท้องฟ้า คุณมักจะเห็นเฉดสีของรังสีที่มองเห็นได้ ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด เนื่องจากรังสีนี้สามารถกระเจิงในอากาศได้ดีที่สุด
ทำไมคุณจึงไม่เห็นสีแดงชัดเจนเมื่อมองดวงอาทิตย์? ประการแรก ไม่น่าเป็นไปได้ที่บุคคลจะสามารถตรวจสอบดวงอาทิตย์ได้อย่างรอบคอบ เนื่องจากการแผ่รังสีที่รุนแรงสามารถทำลายอวัยวะที่มองเห็นได้ ประการที่สอง แม้ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวจะเกิดขึ้น เช่น การกระเจิงของแสงในอากาศ แต่แสงส่วนใหญ่ที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาก็มาถึงพื้นผิวโลกโดยไม่กระจัดกระจาย ดังนั้นสีทั้งหมดของสเปกตรัมรังสีที่มองเห็นจึงถูกนำมารวมกันทำให้เกิดแสงที่มีสีขาวเด่นชัดยิ่งขึ้น
ลองกลับไปสู่แสงที่กระจัดกระจายในอากาศ สีที่เราได้กำหนดไว้แล้วควรมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ในบรรดารังสีที่มองเห็น สีม่วงจะมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ตามมาด้วยสีน้ำเงิน และสีน้ำเงินจะมีความยาวคลื่นยาวกว่าเล็กน้อย เมื่อพิจารณาถึงความเข้มที่ไม่สม่ำเสมอของรังสีของดวงอาทิตย์ จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าการมีส่วนร่วมของสีม่วงนั้นมีน้อยมาก ดังนั้น การแผ่รังสีที่กระจายโดยอากาศมากที่สุดจึงมาจากสีน้ำเงิน ตามด้วยสีน้ำเงิน
ทำไมพระอาทิตย์ตกถึงเป็นสีแดง?
ในกรณีที่ดวงอาทิตย์ซ่อนตัวอยู่หลังเส้นขอบฟ้า เราสามารถสังเกตการแผ่รังสีคลื่นยาวสีแดงส้มได้เช่นเดียวกัน ในกรณีนี้ แสงจากดวงอาทิตย์จะต้องเดินทางในชั้นบรรยากาศของโลกในระยะทางที่ไกลกว่าอย่างเห็นได้ชัดก่อนที่จะถึงดวงตาของผู้สังเกตการณ์ เมื่อถึงจุดที่รังสีของดวงอาทิตย์เริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศ สีฟ้าและสีน้ำเงินจะเด่นชัดที่สุด อย่างไรก็ตาม ด้วยระยะทาง รังสีคลื่นสั้นจะสูญเสียความเข้มเนื่องจากมีการกระจัดกระจายไปอย่างมากตามทาง ในขณะที่การแผ่รังสีคลื่นยาวสามารถครอบคลุมระยะทางไกลเช่นนี้ได้อย่างดีเยี่ยม นั่นเป็นสาเหตุที่ดวงอาทิตย์เป็นสีแดงเมื่อพระอาทิตย์ตก
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แม้ว่ารังสีคลื่นยาวจะกระจัดกระจายในอากาศได้เล็กน้อย แต่การกระเจิงก็ยังคงเกิดขึ้น ดังนั้น เมื่ออยู่บนขอบฟ้า ดวงอาทิตย์จึงปล่อยแสง ซึ่งมีเพียงการแผ่รังสีของเฉดสีแดงส้มเท่านั้นที่มาถึงผู้สังเกต ซึ่งมีเวลาพอสมควรที่จะกระจายไปในชั้นบรรยากาศ ก่อตัวเป็นแสง "พเนจร" ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ สีหลังทำให้ท้องฟ้ามีเฉดสีแดงและส้มที่แตกต่างกัน
ทำไมเมฆถึงเป็นสีขาว?
เมื่อพูดถึงเมฆ เรารู้ว่าพวกมันประกอบด้วยหยดของเหลวขนาดเล็กมากที่กระจายแสงที่มองเห็นได้เกือบสม่ำเสมอ โดยไม่คำนึงถึงความยาวคลื่นของรังสี จากนั้นแสงที่กระเจิงซึ่งพุ่งไปทุกทิศทางจากหยดนั้น ก็ถูกกระจายอีกครั้งบนหยดอื่นๆ ในกรณีนี้ การรวมกันของการแผ่รังสีของความยาวคลื่นทั้งหมดจะยังคงอยู่ และเมฆจะ "เรืองแสง" (สะท้อน) เป็นสีขาว
หากสภาพอากาศมีเมฆมาก รังสีดวงอาทิตย์จะส่องถึงพื้นผิวโลกเพียงเล็กน้อย ในกรณีเมฆก้อนใหญ่หรือเป็นจำนวนมาก แสงแดดบางส่วนจะถูกดูดซับ ทำให้ท้องฟ้ามืดลงจนกลายเป็นสีเทา