Τα χρώματα του ουρανού
(Απλά μαθήματα Φυσικής)
Το ηλιακό φως συντίθεται απ’ όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου. Και
καθώς αυτό διαπερνά τη γήινη ατμόσφαιρα σκεδάζεται (διασκορπίζεται) προς
όλες τις κατευθύνσεις από τα μόριά της και από μικροσκοπικά σωματίδια
σκόνης. Το φαινόμενο ονομάζεται σκέδαση Rayleigh. Ο προσδιορισμός του
βασικού χρώματος του ουρανού βασίζεται στην εξάρτηση της σκέδασης του
ηλιακού φωτός από τα σωματίδια της ατμόσφαιρας. Το ηλεκτρικό πεδίο του
προσπίπτοντος ηλιακού φωτός υποχρεώνει τα ηλεκτρόνια των σωματιδίων
αυτών να ταλαντωθούν, οπότε αυτά ακτινοβολούν με τη σειρά τους φωτεινή
ενέργεια. Αποτέλεσμα είναι η σκέδαση του ηλιακού φωτός. Το φως με μικρό
μήκος κύματος (π.χ το μπλε) αποκλίνει περισσότερο από την αρχική του
διεύθυνση από ότι το φως που έχει μεγάλο μήκος κύματος (το ερυθρό). Το
γαλάζιο φως λοιπόν, σκεδάζεται περισσότερο από ότι τα υπόλοιπα χρώματα – περίπου πέντε φορές περισσότερο απ’ ότι το ερυθρό φως. Το αποτέλεσμα
είναι ότι, κοιτάμε τον ουρανό στην διάρκεια της ημέρας και το γαλάζιο χρώμα
υπερτερεί, οπότε ο ουρανός μάς φαίνεται γαλάζιος. Αν κοιτάξουμε τον ουρανό
από την επιφάνεια της Σελήνης (υπάρχουν σχετικές φωτογραφίες) αυτός
φαίνεται μαύρος διότι η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα.
Όταν ο ήλιος βρίσκεται κοντά στον ορίζοντα, η περιοχή του ουρανού γύρω
απ’ τον ήλιο κοντά στον ορίζοντα είναι κόκκινη ή κίτρινη διότι οι ακτίνες του
φωτός για να φτάσουν σε εμάς, πρέπει να διανύσουν μεγαλύτερη απόσταση
εντός της ατμόσφαιρας, έτσι το πράσινο, το γαλάζιο και το ιώδες φως
σκεδάζονται πολύ περισσότερο – φιλτράρονται, ουσιαστικά – οπότε δεν
καταφέρνουν να διαπεράσουν την ατμόσφαιρα και κατά συνέπεια στα μάτια
μας εισέρχεται κυρίως πορτοκαλοκίτρινο φως και σε κάθε ηλιοβασίλεμα και
ανατολή, ο ουρανός μοιάζει να φλέγεται.
Οι σταγόνες του νερού στα σύννεφα, ξεπερνούν κατά πολύ σε διαστάσεις τα
μικροσκοπικά σωματίδια που κάνουν τον ουρανό να φαίνεται γαλάζιος. Όταν
λοιπόν το ηλιακό φως διασκορπίζεται τα υδροσταγονίδια, όλα τα
χρώματα σκεδάζονται ισόποσα και αυτό δίνει το λευκό χρώμα στα σύννεφα.
Αν τα σύννεφα είναι πολύ πυκνά σε υδρατμούς τότε το φως δεν μπορεί να τα
διαπεράσει, οπότε και αυτά φαίνονται μαύρα και σκοτεινά.
Το καιρό που ήμουν φοιτητής, τα πράγματα ήταν αλλιώς οι καθηγητές
κάπνιζαν την ώρα των διαλέξεων. Θυμάμαι τον Βασίλη Κάλφα στο μάθημα
«Ιστορία των Επιστημών» ο οποίος μας επισκεπτόταν από το γειτονικό
Ρέθυμνο, να καπνίζει μανιωδώς τα άφιλτρα της κασετίνας του Άσσου και τον
Γιώργο Γραμματικάκη ο οποίος μας δίδασκε «Στοιχειώδη σωματίδια» να βάζει
μονίμως την αναμμένη του πίπα στην τσέπη του σακακιού του αφήνοντας μας
μόνιμα με την απορία γιατί δεν άρπαζε φωτιά. Το πείραμα που θα σας
διηγηθώ προϋποθέτει τα τσιγάρα και τον καπνό γι’ αυτό συγχωρήστε μου την
απρέπεια του καπνίσματος. Σε ένα σκοτεινό λοιπόν δωμάτιο από μια
χαραμάδα μπαίνει λευκή δέσμη φωτός . Αν ανάψουμε πέντε έξι τσιγάρα ο
καπνός που αιωρείται και φωτίζεται από την δέσμη φαίνεται γαλάζιος. Ενώ αν τραβήξουμε μια γερή τζούρα τσιγάρου και φυσήξουμε τον καπνό με τα
σταγονίδια που έχουν προστεθεί από την εκπνοή μας, ο καπνός γίνεται
λευκός.
Πιστεύω ότι έχοντας τις γνώσεις Φυσικής που προ είπαμε να είσθε σε θέση
να εξηγήσετε το πείραμα.
Αριστείδης Γ. Αρχοντάκης*
*συγγραφέας-φυσικός.
Βιβλιογρφία: (Jearl Walker «Το πανηγύρι της Φυσικής» – εκδόσεις τροχαλία,
Walter Lewin και Warren Goldstein «Για την αγάπη της Φυσικής» – εκδόσεις κάτοπτρο
