لماذا تبدو السماء زرقاء نهاراً؟

 فإن ‫#‏السماء‬ تظهر نهاراً باللون الازرق لأن الجزيئات في الغلاف الجوي تُشتّت الضوء الازرق القادم من الشمس، أكثر مما تشتت الضوء الاحمر، وعندما ننظر الى الشمس قبل الغروب نرى ضوء احمر-برتقالي وذلك لأن الضوء الذي يصل الى اعيننا يمر بمسار اطول من الغلاف الجوي ويعاني تشتت اكبر وضمن اطوال موجية اكثر.
--------------------------------------
إذ يتكون ضوء الشمس من مدى واسع من الاطوال الموجية المرئية تكوّن بمجموعها الضوء الابيض، تبدأ هذه الاطوال الموجية من الاحمر (موجة اطول) وتنتهي بالبنفسجي (موجة اقصر)، يمكن رؤية هذه الاطوال عند مرور الضوء الابيض خلال موشور (كما في تجربة نيوتن الشهيرة) مما ينتج عنه طيف الوان شبيه بقوس قزح.

عند مرور ‫#‏الضوء‬ خلال وسط يحوي دقائق اصغر حجماً من الطول الموجي لهذا الضوء يحدث ما يسمى باستطارة رايلي Rayleigh Scattering، نسبةً الى اللورد رايلي الذي وجد ان شدة استطارة (تشتت) الاشعة المارة خلال وسط ما تتناسب عكسياً مع الاس الرابع للطول الموجي لهذه الاشعة، اي ان الطول الموجي الاقصر سيعاني تشتت اكبر من الطول الموجي الاطول.
--------------------------------------
وأول من لاحظ تشتت الضوء هو العالم تيندال (Tyndall) حيث لاحظ ان الضوء المار خلال مائع يحوي دقائق معلقة فيه يعاني تشتت في الاطوال الموجية القصيرة المكونة له، يمكن ملاحظة هذه الظاهرة بمراقبة شعاع الضوء المار خلال حوض زجاجي يحوي ماء مضاف اليه كمية قليلة من الصابون او الحليب، حيث نرى الشعاع من الجانب باللون الازرق، وعند نهاية الحوض باللون الاحمر.

يطلق العلماء على هذه ‫#‏الظاهرة‬ تشتت رايلي بالرغم من ان المكتشف لها هو تيندال، وذلك لان رايلي درسها بعد عدة سنوات.
--------------------------------------
ما الذي يسبب الاستطارة أو ‫#‏التشتت‬؟ الغبار ام الجزيئات؟
اعتقد تيندال ورايلي ان سبب الاستطارة هو دقائق الغبار وبخار الماء، واذا كان هذا صحيحاً لاختلف لون السماء اعتماداً على نسبة الرطوبة والغبار، لكن العلماء اقترحوا ان جزيئات الاوكسجين والنيتروجين توجد بكثرة في الغلاف الجوي بصورة تسمح بحدوث الاستطارة.
--------------------------------------
‫#‏سؤال‬ آخر قد يتبادر لذهنك، اذا كانت الاطوال الموجية القصيرة تعاني تشتت اكبر، لماذا لا نرى السماء باللون البنفسجي؟ كونه يمتلك طول موجي اقصر!

لا تبعث الشمس طيفاً مستمراً في جميع الاطوال الموجية المرئية، حيث يكون القسم الاكبر من طيفها المرئي هو الضوء الاخضر، اما الضوء البنفسجي فيشكل قسم صغير منه وعند مرور ضوء الشمس خلال غلاف الارض الجوي يتم امتصاص الضوء البنفسجي بواسطة طبقات الجو العليا، لذا تصل لنا كمية قليلة من الضوء البنفسجي،
تحتوي شبكية ‫#‏العين‬ البشرية على ثلاث انواع من الخلايا المستقبلة (مخاريط) للالوان الاساسية (ازرق اخضر واحمر) وتكون هذه الخلايا اقل حساسية للضوء البنفسجي، وعندما ننظر الى السماء، تستجيب المخاريط الحمراء الى الكمية القليلة المتشتتة من الضوء الاحمر وبصورة اقل الى الضوء البرتقالي والاصفر، اما المخاريط الخضراء فتستجيب للضوء الاصفر والى الاطوال الموجية الاكثر تشتتاً (اخضر واخضر مزرق)، وتستجيب المخاريط الزرقاء الى الاطوال الموجية القريبة من الازرق والتي تتشتت في بصورة كبيرة في الجو، اي ان المخاريط الزرقاء هي الاكثر استجابة للضوء الازرق المتشتت، وهذه التأثيرات بمجموعها تؤدي الى ظهور السماء بلون ازرق شاحب.
--------------------------------------
عند ‫#‏النظر‬ الى الشمس من الارض فانها تبدو صفراء، اما عند النظر اليها من خارج الغلاف الجوي (من المركبات المدارية مثلاً) فانها تبدو بيضاء وهو لونها الحقيقي، اذ يتسبب الغلاف الجوي في تشتت الاطوال الموجية القصيرة فتظهر لنا صفراء، وهذا ما اضطر العلماء الى تلوين صور الشمس البيضاء اللون باللون الاصفر لكي تكون واضحة لنا.