الفهرس
قد تنظر من النافذة قبل المساء فتجد السماء زرقاء، ثم تعود بعد قليل لتلاحظ شريطًا برتقاليًا فوق المباني، وسحبًا وردية لم تكن بهذا اللون. وفي يوم آخر، من النافذة نفسها، تمر لحظة الغروب بألوان هادئة بالكاد تلفت الانتباه. ما الذي تغير بين المشهدين؟ وهل تأتي هذه الألوان من الشمس أم من الهواء الذي يعبره ضوؤها؟
لمتابعة الألوان، راقب السماء والسحب بعيدًا عن قرص الشمس. لا تنظر مباشرة إلى الشمس، ولا تستخدم منظارًا أو تلسكوبًا غير مجهز للرصد الشمسي؛ النظارات الشمسية العادية لا تجعل النظر إليها آمنًا.
من أين جاءت الألوان أصلًا؟
ضوء الشمس الذي يبدو أبيض يجمع ألوان الطيف المرئي. يمكن للمنشور الزجاجي فصل هذا الضوء إلى ألوانه، لأن مسار الضوء داخل الزجاج يتغير بدرجات تختلف باختلاف الطول الموجي. والألوان التي نراها، من الأحمر إلى البنفسجي، تمثل أطوالًا موجية مختلفة: الأحمر أطول موجة من الأزرق والبنفسجي.
لا يحمل الهواء صبغة زرقاء نراها معلقة فوقنا. عندما يمر الضوء في الغلاف الجوي، تتغير اتجاهات جزء منه بسبب تفاعله مع جزيئات الهواء والجسيمات الموجودة فيه. نسمي هذا تشتت الضوء. لهذا يمكن أن يصل إلى عينك ضوء من جزء من السماء لا تقع الشمس خلفه مباشرة. فلو وصلنا ضوء الشمس المباشر وحده، لما بدا المشهد المحيط بها كما نعرفه.
لماذا تبدو السماء زرقاء في النهار؟
جزيئات الغازات في الهواء أصغر كثيرًا من الأطوال الموجية للضوء المرئي. وهي تشتت الأطوال القصيرة بكفاءة أكبر من الأطوال الطويلة. يسمى هذا النوع تشتت رايلي. يصل إلينا الضوء الأزرق المتشتت من اتجاهات مختلفة، فنرى مساحة واسعة من السماء زرقاء.
قد تسأل: إذا كان البنفسجي أقصر موجة، فلماذا لا تكون السماء بنفسجية؟ يدخل في الإجابة عاملان: حساسية العين للأزرق مقارنة بالبنفسجي، ووجود قدر أقل من البنفسجي أصلًا في ضوء الشمس. اللون الذي ندركه ناتج عن الضوء الواصل إلينا وطريقة استجابة العين له، وليس ترتيب الأطوال الموجية وحده.
وحتى في النهار الصافي، لن تجد درجة الأزرق متطابقة في كل مكان. قرب الأفق يبدو اللون عادة أفتح منه فوق الرأس؛ فالضوء القادم من تلك الناحية مر بمسار أطول في الهواء، وتعرض لتشتت متكرر يمزج الألوان ويجعل الزرقة أقل وضوحًا.
ماذا يتغير عندما تقترب الشمس من الأفق؟
تخيل الغلاف الجوي طبقة تحيط بكرة الأرض. عندما تكون الشمس مرتفعة، يعبر ضوؤها هذه الطبقة في مسار أقصر نسبيًا. وعندما تصبح منخفضة قرب الأفق، يقطع الضوء طريقًا أطول داخل الهواء قبل أن يصل إلى مكانك. يمكنك تصور الفرق برسم خط يمر عموديًا عبر طبقة، وآخر مائل يكاد يمتد بمحاذاتها.
خلال الطريق الأطول، يتشتت مقدار أكبر من الضوء الأزرق والبنفسجي بعيدًا عن مسار الضوء المباشر. تصبح الألوان الأطول موجة، ومنها البرتقالي والأحمر، أوضح في الضوء المتبقي. وهنا تتصل حمرة الغروب بزرقة النهار: نحن نرى نتائج التشتت نفسه في ظروف هندسية مختلفة. هذا هو التفسير الأساسي الذي تعرضه ناسا لزرقة السماء وحمرة الغروب.
ولهذا تظهر الألوان الدافئة أيضًا عند الشروق، حين تكون الشمس منخفضة في الجهة الأخرى. لا يلزم أن تتطابق ألوان الصباح والمساء في يوم واحد، لأن المشهد يشمل حالة الهواء والسحب أيضًا.
كيف تتحول السحب البيضاء إلى وردية وبرتقالية؟
السحابة لا تنتج هذه الألوان من تلقاء نفسها؛ لونها يعتمد على الضوء الذي يصل إليها. قطرات الماء والجسيمات المكونة للسحب تتعامل مع الضوء بطريقة تختلف عن جزيئات الغازات الصغيرة. تحت ضوء النهار يمكن أن تبدو السحابة بيضاء لأن ألوانًا متعددة تتشتت معًا.
عند الغروب قد يصل إلى السحابة ضوء غلبت عليه الدرجات الدافئة بعد رحلته في الهواء، فتبدو صفراء أو برتقالية أو حمراء. وفي الوقت نفسه قد ترى سحابة أخرى رمادية لأنها تستقبل ضوءًا أقل أو تحجب طبقاتها السميكة جانبًا منه. لذلك لا يكفي وجود السحب لنعرف مسبقًا لون الغروب؛ موقعها والإضاءة التي تتلقاها جزء من المشهد. يشرح دليل NOAA لألوان السحب هذا الارتباط بين لون الإضاءة ولون السحابة.
هل الغروب الأحمر دليل على التلوث؟
قد يغير الغبار والدخان والجسيمات العالقة شكل الغروب. هذه الجسيمات، التي تسمى هباءً جويًا، تختلف في أحجامها عن جزيئات الغازات، ولذلك يختلف تأثيرها في تشتت الضوء. يناقش مختبر الرصد العالمي في NOAA كيف يمكن لمسار طويل داخل هواء يحمل جسيمات عالقة أن يزيد غلبة الألوان المحمرة.
لكن لا يصح تحويل صورة غروب حمراء إلى قياس للتلوث. التشتت موجود حتى في الهواء النظيف، ولون المشهد يتأثر بموضع الشمس والسحب وظروف الغلاف الجوي. إذا أردت معرفة جودة الهواء في مدينتك، فارجع إلى بيانات الرصد المخصصة لها، لا إلى درجة الأحمر في صورة واحدة.
ملاحظة بسيطة من دون أدوات
اختر مكانًا آمنًا، وكرر الملاحظة في يومين أو أكثر. اجعل قرص الشمس خارج مجال نظرك، وقارن لون السماء فوقك بلونها قرب الأفق. لاحظ سحابة بعينها إن وجدت: هل تغير لونها؟ هل بقي جزء منها رماديًا؟ سجل وقت المشاهدة ووجود الغبار أو السحب كما تراها، دون محاولة استنتاج تلوث الهواء من اللون.
يمكنك الاكتفاء بكتابة وصف قصير: «أزرق داكن أعلى السماء، وبرتقالي قرب الأفق، وسحب وردية». الهدف أن تميز عناصر المشهد بدل وصفه كله بلون واحد. والتزم بتنبيه وكالة الفضاء الأوروبية حول سلامة النظر إلى الشمس؛ هذه ملاحظة للسماء، وليست تمرينًا على التحديق في الشمس.
هل حمرة الغروب هي الانزياح الأحمر؟
التفسير هنا هو تشتت الضوء خلال مروره في الهواء. ويختلف ذلك عن تغير التردد بسبب الحركة الذي يشرحه مقال تأثير دوبلر من الصوت إلى ضوء المجرات. تشابه كلمة «الأحمر» لا يعني أن الظاهرتين واحدة.
ما الذي يخبرنا به الغروب؟
يتغير لون السماء عند الغروب لأن انخفاض الشمس يطيل رحلة ضوئها في الغلاف الجوي، فيتشتت المزيد من الأطوال الموجية القصيرة ويبرز الأحمر والبرتقالي. ثم تضيف السحب والجسيمات العالقة تفاصيل كل مساء. لذلك تتكرر القاعدة الفيزيائية كل يوم، بينما يختلف المنظر الذي تراه من نافذتك.
صورة الغلاف توضيحية مولدة بالذكاء الاصطناعي، وليست توثيقًا لواقعة أو لقطة من برنامج بعينه. إعداد ومراجعة: تحرير عالم تاني.
