למה השמיים כחולים

למה השמיים כחולים

מאת סקיפר יער ארז

כל הילדים שואלים את השאלה הזו ואז הם הופכים למבוגרים ו … ממשיכים לשאול את אותה שאלה.
האם השמיים באמת כחולים? ומה צבע השמש? ולמה השקיעה אדומה?
היום נענה בצורה ברורה.

הנה הגדרה

כל דבר שאנו רואים מורכב מחלקיקים מזעריים ביותר שלהם התנהגות ותכונות שונות. חלקיקי האור למשל, מתנהגים כמו גלים.

"חלקיקי אור מתנהגים כמו גלים", מה זה אומר?

פירוש הדבר שכאשר חלקיק האור נע, הוא נע בצורת גל.  המרחק בין הקצוות ביניהם נע חלקיק האור נקרא אורך הגל. (זהו, כמובן, הסבר פשט וגס מאוד לתופעות קוונטיות מורכבות, אך לעת עתה די לנו בהסבר זה).

חלקיקי אור בעלי אנרגיה שונה נעים בתדירות שונה. כלומר, אורכי הגל שלהם שונים. יכולתנו לראות את האור הזה ולקבוע איזה צבע יש לו, תלוי באורך הגל.

הפתעה: האור המקורי של השמש הוא לבן!

האור המקורי של השמש הוא לבן (לא צהוב!). האור הלבן מורכב מחלקיקים בכל הצבעים  אשר מנטרלים זה את זה. ברגע שחלקיקי האור שמגיעים מהשמש פוגעים באטמוספרה של כדור הארץ, הם נתקלים בחלקיקי האוויר שלנו, המורכבים בעיקר מחנקן וחמצן.
לחלק מחלקיקי אור השמש – במיוחד לחלקיקים כחולים – יש אורך גל שגורם להם להתקשר עם חלקיקי האוויר. מולקולות אוויר קולטות חלק מהאנרגיה של חלקיקי האור הכחול ומתחילות לפלוט בעצמן אור כחול סביבן. זהו צבע השמיים שאנו רואים.
אור השמש לבן, לא צהוב!

איך יתכן שאור מתקשר עם אוויר?

מולקולות אוויר מורכבות בעיקר מאטומי חנקן וחמצן. לכל אטום במולקולה יש גרעין ואלקטרונים, היוצרים כעין 'ענן' סביב גרעין האטום.

לענני אלקטרונים אלה יש תדירות תנודה משלהם – תוצאה של כוחות מייצבים השומרים על המולקולה ומונעים מהחלקיקים  להתפזר.

אם תדר גל האור שעובר במולקולת האוויר קרוב לתדר התנודות הטבעיות של האטום במולקולה, נוצרת תהודה – ענני האלקטרונים מתחילים להתנודד חזק יותר – נוצרת האצה. הארה מתרחשת כתוצאה מהאצה של ענני אלקטרונים. באטומי החנקן והחמצן תדר התהודה קרוב יותר לתדר גלי אור השמש הכחולים והסגולים, ולכן הפיזור בשמיים מתרחש בתדרים כחולים (אך למעשה בעיקר בתדרים סגולים, תכף יבוא הסבר).

במילים אחרות, האוויר "לוקח" גלי אור כחול ממכלול אור השמש ו"צובע" את השמיים בכחול. כאשר מתוך גלי אור השמש "נלקח" האור הכחול, מה שנותר נראה לנו צהבהב – ולכן השמש בציורים נצבעת לעתים קרובות בצהוב.

אז מדוע בבוקר ובערב השמיים אדומים?

עם שחר ובשקיעה השמש ממוקמת באופק, ולכן האור צריך לעבור מרחק רב יותר באטמוספרה מאשר בצהרים למשל. בתנאים אלה האוויר מתחיל "לקחת" מאור השמש את חלקיקי האור האדום. כך השמיים נראים אדומים.

אורכי גל (בתחתית) וכמה חלקיקים מפוזרים באטמוספרה

הפתעה 2: למעשה, השמיים סגולים 

הצבעים המרכזיים שאנו רואים הם רק שלושה – אדום, ירוק וכחול. יש לנו שלושה קולטנים בעין (הם נקראים קונוסים), אחד לכל אחד מהצבעים הללו. כל שאר הצבעים נוצרים משילובים של שלושת אלה.

העין האנושית יכולה להבחין היטב באור סגול אם מדובר בשילוב של אור כחול ואור אדום. אבל אם מדובר באור סגול 'אמיתי', מונוכרום, כלומר שהוא מורכב בעיקר מחלקיקים בעלי אורך גל סגול קשה לנו לראות אותו. הוא נמצא בשולי יכולות העיניים שלנו. כתוצאה מכך השמיים רק נראים לנו כחולים, או בעצם תכלת. כלומר שילוב של האור הלבן והאור הכחול.

דמדומים סגולים אינם שמים סגולים 'אמיתיים', אלא שילוב של אדום וכחול

קרדיט: WINDY WEATHER WORLD INC .NY .NY 

פוסטים נוספים:

הוריקן ים תיכוני

ההוריקן הים תיכוני הינו תופעה דמוי סופה טרופית המתרחשת בים התיכון. (באנגלית Medicane שילוב של המילים Mediterranean (הים התיכון) ו-Hurricane (הוריקן).

קרא עוד »
סדנת צילום

מדד CAPE

באתרי חיזוי מזג אוויר קיים מדד חיזוי מעניין. מדד המאפשר לחזות פוטנציאל היווצרות, התפתחות ותנועה של סערה. כשייטים, כדאי שנדע להשתמש בו.

קרא עוד »

אל ניניו

אל ניניו – תופעה אקלימית המתרחשת אחת לכמה שנים, של עלייה בטמפרטורת מי האוקיינוס השקט ממערב לפרו ואקוודור בדרום אמריקה לפרק זמן של כמה חודשים.

קרא עוד »

למה השמיים כחולים

כל הילדים שואלים את השאלה הזו ואז הם הופכים למבוגרים ו … ממשיכים לשאול את אותה שאלה. האם השמיים באמת כחולים? ומה צבע השמש? ולמה השקיעה אדומה? היום נענה בצורה ברורה.

קרא עוד »
משיט 30

זרם הגולף

ישנן תופעות טבע אשר פשוטו כמשמעו מאפשרות לחיים להתקיים באזורים שונים בעולם. בין החשובות שבהן הוא זרם הגולף. בואו נבין על מה ולמה.

קרא עוד »

אודות יער ארז

RYA Yacht Master, מדריך לכלל מקצועות השייט. מרכז קורס Yacht Master ב-Sea-Gal. בוגר תואר ראשון בגיאוגרפיה היסטורית ותואר שני במינהל עסקים. מוסמך בהדרכה ובהנחיית קבוצות.