آسمان آبی

به نظر نیوتن رنگهای ظاهری اجسام طبیعی بستگی به این دارد که از آنها چه رنگی شدیدتر منعکس یا به سوی بیننده پراکنده می شود . به طور کلی ، شیوه ساده ای وجود ندارد که براساس ساختار سطح ترکیب شیمیایی و مانند آنها پیش بینی کنیم که آن ماده چه رنگهایی را منعکس یا پراکنده می کند. با این همه ، علت آبی بودن رنگ آسمان را با استدلال ساده ای می توان توضیح داد.
همان طور که تامس یانگ با آزمایش نشان داد، طول موجهای گوناگون نور رنگهای متفاوت دارند، طول موج نور را با واحد نانومتر یا با واحد آنگستروم می سنجند. دامنه طیف قابل رؤیت برای آدمی nm ۴۰۰ برای نور بنفش تا حدود nm ۷۰۰ برای نور قرمز است.
مانع های کوچک می توانند انرژی یک موج فرودی را در همه جهتها پراکنده کنند، و مقدار پراکندگی بستگی به طول موج دارد.
به عنوان یک قاعده کلی، هر چه طول موج در مقایسه با اندازه مانع بزرگتر باشد، موج به وسیله مانع کمتر پراکنده می شود. برای ذراتی کوچکتر از یک طول موج، مقدار پراکندگی نور با عکس توان چهارم طول موج تغیـــیــر می کند. مثلاً ، طول‌موج نور قرمز در حدود دو برابر طول موج نور آبی است. بنابراین پراکندگی نور قرمز در حدود یک شانزدهم پراکندگی نور آبی است.
اکنون می توانید بفهمید که چرا رنگ آسمان آبی است. نور خورشید به وسیله مولکولها و ذرات گرد و غبار موجود در آسمان ، که معمولاً در مقایسه با طول موجهای نور مرئی بسیار کوچکند، پراکنده می شود. به این ترتیب، نور طول موجهای کوتاه (نور آبی) بسیار شدیدتر از نور طول موجهای بلندتر به وسیله این ذرات پراکنده می شوند. وقتی که به آسمان صاف نگاه می کنیم ، بیشتر این نور پراکنده شده است که به چشم ما می رسد. دامنه طول موجهای کوتاه پراکنده شده (وحساسیت چشم آدمی به رنگ) منجر به احساس رنگ آبی می شود. از سوی دیگر، فرض می کنیم که در یک روز مه آلود به آسمان نگاه می کنیم.
در این صورت ، نور آبی باریکه ای که به چشم ما می رسد به طور کامل پراکنده شده است ، در حالی که طول موجهای بلندتر پراکنده نشده اند. بنابراین، احساس می کنیم که رنگ خورشید متمایل به قرمز شده است.
اگر آسمان جوی نداشت، آسمان سیاه به نظر می‌رسید، و ستارگان در روز دیده می شدند. در واقع از ارتفاع Km ۱۶ به بالا، که در آنجا جو زمین بسیار رقیق می شود، همان طوری که فضانوردان دریافته اند ، آسمان سیاه به نظر می رسد و ستارگان در روز دیده می شوند.
گاهی هوا دارای ذرات گرد و غبار یا قطره های آبی به بزرگی طول موج نور مرئی است. اگر چنین باشد، رنگهایی جز رنگ آبی ممکن است به شدت پراکنده شوند. مثلاً، کیفیت رنگی آسمان با بخار آب موجود در جو زمین تغییر می کند.
روزهایی که هوا صاف و خشک است، آسمان آبی تر از روزهایی است که رطوبت هوا زیاد است. آسمان نیلگون ایتالیا و یونان ، که قرن‌ها الهام‌بخش شاعران و نقاشان بوده است، به سبب خشکی استثنایی هوای این سرزمینهاست.
مه آبی ـ خاکستری رنگی که گاهی شهرهای بزرگ را می‌پوشاند بیشتر به سبب ذراتی است که از موتورهای درون‌سوز (اتومبیلها ، کامیونها) و کارخانه های صنعتی منتشر شده اند. موتور اتومبیل، حتی وقتی که در حالت خلاص کار می کند، در هر ثانیه بیشتر از ۱۰۰ میلیارد ذره منتشر می کند. بیشتر این ذره ها نامرئی هستند و اندازه آنها در حدود m ۰/۰۰۰۰۰۱ است . چنین ذره هایی کالبدی برای تجمع گازها ، مایعات و ذرات جامد دیـگــــــر می‌شوند. این ذره های بزرگتر سبب پراکندگی نور و تیرگی هوا می شوند.
گرانش بر این ذره ها تا وقتی که بر اثر تجمع مواد بیشتر در اطراف آنها خیلی بزرگ نشده اند چندان تأثیری ندارد. این ذرات اگر بر اثر باران و برف مکرر شسته نشوند ممکن است ماهها در جو زمین بمانند. تأثیر چنین ابرهای غبارآلودی بر آب و هوا و بر سلامتی آدمی بسیار مهم است.