يعود السبب وراء بعض أروع الظواهر الجوية إلى أنواع مختلفة من التشتت: السماء الزرقاء، وغروب الشمس الملوَّن، والسُحُب البيضاء، وغيرها من الظواهر. فنرى السماء ملوَّنة لأن الغلاف الجوي يتفاعل مع أشعة الشمس التي تمر من خلاله.
تبدو السماء زرقاء نتيجة لما يعرف بتشتيت رايلي*؛ فعندما يمر الضوء خلال الغلاف الجوي، تمر معظم الأطوال الموجية الطويلة مباشرة من خلاله، ولأن للون الأزرق أقصر الأطوال الموجية، تكون تلك الموجات هي الأكثر تأثرًا بالجسيمات الموجودة في الجو. فتكون النتيجة هي لون السماء الأزرق الفاتح، وهو مزيج من الألوان المشتتة وبالأخص الأزرق والأخضر.
من ناحية أخرى، فعندما تنظر نحو الشمس، فبإمكانك أن ترى الألوان التي لم تتشتت - وهي الألوان ذات الأطوال الموجية الطويلة مثل الأحمر والأصفر - مما يمنح الشمس اللون الأصفر الذي نراه، لكن السماء تبدو سوداء وتبدو الشمس بيضاء إذا نظرت إليهما من الفضاء الخارجي.
غزل بنات طائر
تتكون السُحُب من المليارات من قطرات المياه الصغيرة وبلورات الثلج؛ فلماذا إذًا تبدو بيضاء؟ والإجابة هي أن جزيئات السُحُب كبيرة بما فيه الكفاية لتشتيت أي لون من أشعة الضوء التي تسقط عليها، فتنتج عملية تشتيت الضوء المتكررة ضوءًا أبيض لأن هناك ما يكفي من ضوء جميع الألوان المتناثرة.
وعندما تكون السُحُب داكنة فهذا لا يعني بالضرورة أنها سوف تمطر؛ ففي بعض الأحيان قد تبدو بعض السُحُب داكنة اللون لأنها تقع في ظل سُحُب أخرى، وفي بعض الأحيان يكون ذلك الظل هو للجزء العلوي لنفس السحابة. وقد يكون لبعض السُحُب مظهر أكثر قتامة إذا كانت الخلفية ساطعة جرَّاء ضوء الشمس، مما يؤدي إلى تباين كبير في الألوان.
قوس قزح الغروب
يعتمد الاختلاف الهائل في ألوان غروب الشمس على تركز الجسيمات في الهواء، فحجم تلك الجسيمات وكمياتها في مسار أشعة الشمس يحدد نوع غروب الشمس الذي نراه.
وعندما تقابل أشعة الشمس القليل من الجسيمات الموجودة في الهواء، تصل معظم الأطوال الموجية للضوء إلى عين المشاهد بنفس الكثافة تقريبًا. فيتسبب التشتت المنخفض في غروب شمس أبيض أو أصفر، ويمكن رؤية ذلك النوع من الغروب في المناطق الجبلية الصخرية (جبال الروكي)؛ حيث يحتوي الهواء على أتربة أقل.
عند غروب الشمس، تنتقل أشعة الشمس عبر مسافات أكبر خلال الغلاف الجوي حتى تصل إلى عين الرائي؛ فتحتاج إلى عبور مسافة تفوق تلك التي تعبرها في منتصف النهار ثلاثين مرة. وبالتالي فإن حجم الهواء الذي تمر به أشعة الشمس يكون أكبر بكثير من حجم الهواء عندما تكون الشمس عالية في السماء. هكذا يزداد تأثير تشتيت رايلي؛ الأمر الذي يمنع الضوء الأزرق من الوصول إلى عين الرائي، وما يتبقى من الضوء غير المشتت يكون الضوء ذو الأطوال الموجية الطويلة مما يعطي الشمس لونًا برتقاليًّا مُحْمرًّا.
وفي كثير من الأحيان، يمكنك أن ترى غروب الشمس أحمر اللون على الشاطئ جرَّاء التكثف العالي لجزيئات الأملاح المعلقة في الهواء فوق المحيطات. وتقوم تلك الجزيئات بتشتيت الأطوال الموجية القصيرة للضوء مما ينتج غروبًا أحمر اللون. كما أن الأتربة والرماد المتناثرين في الهواء جرَّاء الانفجارات البركانية قد تتسبب أيضًا في غروب أحمر.
وبعد غروب الشمس، تضيء أشعة شمس المساء المتبقية المحمرة اللون الجزيئات الصغيرة في الارتفاعات من عشرة إلى عشرين كيلومترًا فوق سطح الأرض، أي في طبقة الستراتوسفير السفلى؛ من ثمَّ يمتزج الضوء الأحمر بالضوء الأزرق المشتت مما يضفي لونًا بنفسجيًّا مُحْمرًّا إلى السماء في وقت متأخر من المساء.
*المقال منشور في نشرة مركز القبة السماوية العلمي، عدد الفصل الدراسي الثاني 2012/2013.
المراجع
webexhibits.org
hotword.dictionary.com
britannica.com
oceans.taraexpeditions.org
dailymail.co.uk
ehow.com
earthweek.com
incrediblethings.com
blog.lib.umn.edu
lifeslittlemysteries.com
whyzz.com
hiltonpond.org
sciencefocus.com