அப்படியென்றால் ஏன் வானம் நீலமாக இருக்கிறது?
வானம் ஏன் நீலமானது? இப்படி ஒரு எளிய கேள்விக்கு விடை காண்பது கடினம். பல விஞ்ஞானிகள் பதிலைத் தேடி தங்கள் மூளையைத் தேடினர். ஆங்கில இயற்பியலாளர் ஒருவரால் சுமார் 100 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு பிரச்சினைக்கு சிறந்த தீர்வு முன்மொழியப்பட்டது லார்ட் ஜான் ரேலி.
சூரியன் திகைப்பூட்டும் தூய வெள்ளை ஒளியை வெளியிடுகிறது. இதன் பொருள் வானத்தின் நிறம் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும், ஆனால் அது இன்னும் நீலமாக இருக்கும். பூமியின் வளிமண்டலத்தில் வெள்ளை ஒளிக்கு என்ன நடக்கும்?
வெள்ளை ஒளி என்பது வண்ணக் கதிர்களின் கலவையாகும். ஒரு ப்ரிஸத்தைப் பயன்படுத்தி நாம் ஒரு வானவில் செய்யலாம்.
ப்ரிஸம் வெள்ளைக் கற்றையை வண்ணக் கோடுகளாகப் பிரிக்கிறது:
■சிவப்பு
■ஆரஞ்சு
■ மஞ்சள்
■ பச்சை
■ நீலம்
■ நீலம்
■ ஊதா
ஒன்றாக இணைந்து, இந்த கதிர்கள் மீண்டும் வெள்ளை ஒளியை உருவாக்குகின்றன. சூரிய ஒளி முதலில் வண்ணக் கூறுகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது என்று கருதலாம். பின்னர் ஏதோ நடக்கிறது, நீல கதிர்கள் மட்டுமே பூமியின் மேற்பரப்பை அடைகின்றன.
அப்படியென்றால் ஏன் வானம் நீலமாக இருக்கிறது?
பல சாத்தியமான விளக்கங்கள் உள்ளன. பூமியைச் சுற்றியுள்ள காற்று வாயுக்களின் கலவையாகும்: நைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன், ஆர்கான் மற்றும் பிற. வளிமண்டலத்தில் நீராவி மற்றும் பனி படிகங்களும் உள்ளன. தூசி மற்றும் பிற சிறிய துகள்கள் காற்றில் இடைநிறுத்தப்பட்டுள்ளன. வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்குகளில் ஓசோன் அடுக்கு உள்ளது. இது காரணமாக இருக்க முடியுமா? சில விஞ்ஞானிகள் ஓசோன் மற்றும் நீர் மூலக்கூறுகள் சிவப்பு கதிர்களை உறிஞ்சி நீல நிறத்தை கடத்தும் என்று நம்பினர். ஆனால் வானத்தை நீல நிறமாக மாற்றுவதற்கு வளிமண்டலத்தில் போதுமான ஓசோன் மற்றும் நீர் இல்லை என்று மாறியது.
1869 இல், ஒரு ஆங்கிலேயர் ஜான் டிண்டால்தூசி மற்றும் பிற துகள்கள் ஒளியை சிதறடிக்கும் என்று பரிந்துரைத்தது. நீல ஒளி மிகக் குறைவாக சிதறி, பூமியின் மேற்பரப்பை அடைய அத்தகைய துகள்களின் அடுக்குகளை கடந்து செல்கிறது. அவரது ஆய்வகத்தில், அவர் புகைமூட்டத்தின் மாதிரியை உருவாக்கி, பிரகாசமான வெள்ளைக் கற்றை மூலம் அதை ஒளிரச் செய்தார். புகை அடர் நீலமாக மாறியது. காற்று முற்றிலும் தெளிவாக இருந்தால், எதுவும் ஒளியை சிதறடிக்காது, மேலும் பிரகாசமான வெள்ளை வானத்தை நாம் பாராட்டலாம் என்று டிண்டால் முடிவு செய்தார். ரேலே பிரபுஇந்த யோசனையை ஆதரித்தது, ஆனால் நீண்ட காலத்திற்கு அல்ல. 1899 இல் அவர் தனது விளக்கத்தை வெளியிட்டார்:
வானத்தை நீல நிறமாக்கும் காற்று, தூசி அல்லது புகை அல்ல.
வானத்தின் நீல நிறம் பற்றிய முக்கிய கோட்பாடு
சூரியனின் சில கதிர்கள் வாயு மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் மோதாமல் கடந்து பூமியின் மேற்பரப்பை மாறாமல் அடைகின்றன. மற்றொன்று, பெரிய பகுதி வாயு மூலக்கூறுகளால் உறிஞ்சப்படுகிறது. ஃபோட்டான்கள் உறிஞ்சப்படும்போது, மூலக்கூறுகள் உற்சாகமடைகின்றன, அதாவது அவை ஆற்றலுடன் சார்ஜ் செய்யப்படுகின்றன, பின்னர் அதை ஃபோட்டான்களின் வடிவத்தில் வெளியிடுகின்றன. இந்த இரண்டாம் நிலை ஃபோட்டான்கள் வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்டிருக்கின்றன மற்றும் சிவப்பு முதல் ஊதா வரை எந்த நிறத்திலும் இருக்கலாம். அவை எல்லா திசைகளிலும் சிதறுகின்றன: பூமியை நோக்கி, சூரியனை நோக்கி, பக்கங்களிலும். லார்ட் ரேலே உமிழப்படும் ஒளிக்கற்றையின் நிறம், பீமில் உள்ள ஒரு நிறத்தின் குவாண்டாவின் ஆதிக்கத்தைப் பொறுத்தது என்று பரிந்துரைத்தார். ஒரு வாயு மூலக்கூறு சூரிய கதிர்களின் ஃபோட்டான்களுடன் மோதும்போது, ஒரு இரண்டாம் நிலை சிவப்பு குவாண்டத்திற்கு எட்டு நீல குவாண்டா இருக்கும்.
விளைவு என்ன? வளிமண்டலத்தில் உள்ள பில்லியன் கணக்கான வாயு மூலக்கூறுகளிலிருந்து அனைத்து திசைகளிலிருந்தும் தீவிரமான நீல ஒளி உண்மையில் நம் மீது கொட்டுகிறது. இந்த ஒளியில் மற்ற நிறங்களின் ஃபோட்டான்கள் கலந்திருப்பதால், அது முற்றிலும் நீல நிறத்தில் இல்லை.
சூரிய அஸ்தமனம் ஏன் சிவப்பு?
இருப்பினும், வானம் எப்போதும் நீலமாக இருக்காது. கேள்வி இயற்கையாகவே எழுகிறது: நாள் முழுவதும் நீல வானத்தைப் பார்த்தால், சூரிய அஸ்தமனம் ஏன் சிவப்பு? சிவப்பு நிறம் வாயு மூலக்கூறுகளால் மிகக் குறைவாக சிதறடிக்கப்படுகிறது. சூரிய அஸ்தமனத்தின் போது, சூரியன் அடிவானத்தை நெருங்குகிறது மற்றும் சூரியனின் கதிர் பூமியின் மேற்பரப்பை நோக்கி செங்குத்தாக அல்ல, பகலில், ஆனால் ஒரு கோணத்தில் செலுத்தப்படுகிறது.
எனவே, வளிமண்டலத்தின் வழியாக அது செல்லும் பாதை சூரியன் அதிகமாக இருக்கும் பகலில் எடுக்கும் பாதையை விட நீண்டது. இதன் காரணமாக, நீல-நீல நிறமாலை வளிமண்டலத்தின் அடர்த்தியான அடுக்கில் உறிஞ்சப்பட்டு, பூமியை அடையவில்லை. சிவப்பு-மஞ்சள் நிறமாலையின் நீண்ட ஒளி அலைகள் பூமியின் மேற்பரப்பை அடைகின்றன, சூரிய அஸ்தமனத்தின் சிறப்பியல்பு சிவப்பு மற்றும் மஞ்சள் நிறங்களில் வானம் மற்றும் மேகங்களை வண்ணமயமாக்குகின்றன.
அறிவியல் விளக்கம்
மேலே ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான மொழியில் பதிலைக் கொடுத்தோம். கீழே நாம் அறிவியல் சொற்கள் மற்றும் சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி பகுத்தறிவை மேற்கோள் காட்டுவோம்.
விக்கியிலிருந்து ஒரு பகுதி:
வானம் நீலமாகத் தோன்றுவதற்குக் காரணம், நீண்ட அலைநீள ஒளியைக் காட்டிலும் குறுகிய அலைநீள ஒளியைக் காற்று அதிகமாகச் சிதறடிப்பதே ஆகும். ஒளியின் அலைநீளங்களுக்கு ஏற்ற அளவுகளில் காற்று வாயுக்களின் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையில் ஏற்ற இறக்கங்களால் ஏற்படும் Rayleigh சிதறலின் தீவிரம் 1/λ 4 க்கு விகிதாசாரமாகும், λ என்பது அலைநீளம், அதாவது புலப்படும் நிறமாலையின் வயலட் பகுதி தோராயமாக சிதறடிக்கப்படுகிறது. சிவப்பு நிறத்தை விட 16 மடங்கு தீவிரமானது. நீல ஒளியானது குறைந்த அலைநீளத்தைக் கொண்டிருப்பதால், காணக்கூடிய நிறமாலையின் முடிவில், அது சிவப்பு ஒளியை விட வளிமண்டலத்தில் அதிகமாக சிதறடிக்கப்படுகிறது. இதன் காரணமாக, சூரியனின் திசைக்கு வெளியே உள்ள வானத்தின் பரப்பளவு நீல நிறத்தைக் கொண்டுள்ளது (ஆனால் வயலட் அல்ல, சூரிய நிறமாலை சீரற்றதாக இருப்பதால், அதில் வயலட் நிறத்தின் தீவிரம் குறைவாக உள்ளது, மேலும் குறைந்த உணர்திறன் காரணமாகவும் கண்ணின் ஊதா நிறம் மற்றும் நீல நிறத்திற்கு அதிக உணர்திறன், இது விழித்திரையில் நீல நிற கூம்புகளுக்கு உணர்திறன் கொண்டவர்களை மட்டுமல்ல, சிவப்பு மற்றும் பச்சை கதிர்களுக்கு உணர்திறன் கொண்டது).
சூரிய அஸ்தமனம் மற்றும் விடியற்காலையில், ஒளி பூமியின் மேற்பரப்பில் தொடுவாக பயணிக்கிறது, இதனால் வளிமண்டலத்தில் ஒளி பயணிக்கும் பாதை பகலை விட மிக நீளமாகிறது. இதன் காரணமாக, பெரும்பாலான நீல மற்றும் பச்சை விளக்குகள் நேரடி சூரிய ஒளியில் இருந்து சிதறடிக்கப்படுகின்றன, எனவே சூரியனின் நேரடி ஒளி, அத்துடன் அது ஒளிரச் செய்யும் மேகங்கள் மற்றும் அடிவானத்திற்கு அருகிலுள்ள வானம் ஆகியவை சிவப்பு நிறத்தில் உள்ளன.
அநேகமாக, வளிமண்டலத்தின் வேறுபட்ட கலவையுடன், எடுத்துக்காட்டாக, மற்ற கிரகங்களில், சூரிய அஸ்தமனம் உட்பட வானத்தின் நிறம் வேறுபட்டிருக்கலாம். உதாரணமாக, செவ்வாய் கிரகத்தில் வானத்தின் நிறம் சிவப்பு இளஞ்சிவப்பு.
வளிமண்டலத்தில் ஒளியின் தீவிரம் பலவீனமடைவதற்கான முக்கிய காரணங்கள் சிதறல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் ஆகும். சிதறல் துகள்களின் விட்டம் மற்றும் ஒளியின் அலைநீளத்தின் விகிதத்தின் செயல்பாடாக சிதறல் மாறுபடும். இந்த விகிதம் 1/10 க்கும் குறைவாக இருக்கும் போது, Rayleigh சிதறல் ஏற்படுகிறது, இதில் சிதறல் குணகம் 1/λ 4 க்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும். அலைநீளத்திற்கு சிதறும் துகள்களின் அளவின் விகிதத்தின் பெரிய மதிப்புகளில், குஸ்டாவ் மி சமன்பாட்டின் படி சிதறல் விதி மாறுகிறது; இந்த விகிதம் 10 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும் போது, வடிவியல் ஒளியியல் விதிகள் நடைமுறைக்கு போதுமான துல்லியத்துடன் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.