Gökyüzü neden mavidir, sık sorulan sorulardan biridir. Bu sorunun kısa cevabı şudur: Dünyanın atmosferi ve güneş ışığı nedeniyle. Dünya’nın atmosferi olmasaydı, gökyüzü gündüzleri de geceleri olduğu kadar siyah olurdu.
Gökyüzü bugün için mavi ve geceler için siyah. Gündüzü geceden ayıran şey, gece olmayan güneş ışığıdır, çünkü o zaman Dünya’nın güneşe bakan kısmındayız. Bu zaten bize neden bahsettiğimize dair ilk ipucunu veriyor – güneş ışığı gökyüzünün rengini etkiler.
Güneş ışığı ve renkler
Güneş beyazdır, bizden güneşe kadar (yaklaşık olarak) 150 milyon kilometre yol kat etmesi gereken güneş ışınları gibi. Güneş’in beyaz olduğunu söylemek biraz yanıltıcı olabilir çünkü beyaz aslında bir renk değildir, yani sadece tek bir renk değildir. Birçok renkten oluşur (daha profesyonelce şöyle söylenebilir: beyaz, sürekli bir renk aralığından oluşan çok renkli bir renktir). İşte gerçekten ne anlama geldiği.
Beyaz ışık ışınları, prizma benzeri bir cihaz kullanılarak güzel bir renkli renk yelpazesine ayrılabilir. Bu, beyazımsı güneş ışığının yağmur damlaları aracılığıyla renkli bir renk yelpazesine ayrıldığı uzun vadeli bir olgudur.
Işığı bir dalga olarak da görebiliriz ve gökyüzünün neden mavi olduğunu anlamak için bunu yapmalıyız. Yani, genel olarak konuşursak, ışık belirli bir uzunlukta (veya frekansta) bir dalgadır (daha resmi olarak: elektromanyetik radyasyon).
Görünür ışık dalgaları (gözümüzün algılayabildiği ve beynimizi bir görüntüye dönüştürebildiği) kabaca 400 ila 700 nanometre dalga boyuna sahiptir ve bu bağlamda renk sadece belirli dalga boylarıdır. Örneğin, kırmızı ışığın dalga boyu yaklaşık 625 ila 740 nanometre, yeşil ışığın dalga boyu 500 ila 565 nanometre, mavinin dalga boyu 380 ila 440 nanometre ve morun dalga boyu 380 ila 440 nanometredir.
Burada cevapladığımız soruyla ilgili olarak, aşağıdakileri hatırlamak önemlidir:
- Mavi ve mor ışık, diğer görünür ışık renkleri arasında en düşük dalga boyuna sahiptir,
- Güneş, Dünya’nın atmosferine ulaşana kadar gözlerimize giderken boş uzaydan geçer. Ve içinden geçerken, gökyüzünü maviye çeviren ilginç şeyler olur.
Dünya’nın Atmosferi
Genel olarak Dünya’nın atmosferi nedir? Bu, Dünya’nın çeşitli gazlardan oluşan mantosudur (ve Dünya’nın yerçekimi onları kendisine “bağlayacak” kadar güçlü olduğu için vardır). Bu gazlardan birinin de insanların yaşamak için ihtiyaç duyduğu oksijen olduğunu hepimiz biliyoruz.
Ancak çoğu, çoğunun nitrojene gittiğini öğrendiğinde şaşırır. Atmosferdeki oksijen oranı yaklaşık %21, nitrojen oranı ise %78 kadardır. Güneş ışığının atmosferdeki nitrojen ve oksijen molekülleri ile etkileşimi gökyüzünü mavi yapar.
Güneş ışınlarının atmosferde saçılması
Güneş ışınları atmosfere girdiğinde, hava sahasından engellenmeden geçerek, nitrojen ve oksijen molekülleri ile “çarpışmaya” başlarlar. Saçılma veya Rayleigh saçılması dediğimiz bir fenomen var (1871’de bu fenomeni tanımlayan Lord Rayleigh’e göre). Bu tür bir saçılma, ışığın saçıldığı parçacık boyutu o ışığın dalga boyundan daha küçük olduğunda meydana gelir (ve bu, atmosferdeki görünür güneş ışığının dalga boyundan çok daha küçük olan nitrojen ve oksijen molekülleri için geçerlidir).
Rayleigh saçılmasıyla ilgili önemli olan şey, ışığın dalga boyuna veya rengine bağlı olmasıdır: kısa dalga boylu ışık en çok saçılır ve uzun dalga boylu ışık en az saçılır (eğer şans eseri dalga boyunun dördüncü kuvvetine denk gelirse). Örneğin, tipik mavi ışık, kırmızı ışıktan yaklaşık 5 kat daha verimli bir şekilde saçılır.
Güneş ışınları atmosferden geçerken en çok mor ışınlar saçılır, bunu mavi ışınlar takip eder. Bu, mor ve mavi renklerin beyaz güneş ışığından “kaçıp” yeniden düzenlenmesi, yani gökyüzüne dağılması ve sonunda gözlere ulaşması, gökyüzünün renkli bir görüntüsünü oluşturması olarak düşünülebilir. Ancak, eğer mor maviden daha dağınıksa, o zaman neden gökyüzü mor değil de mavimsi?
Bunun iki nedeni var. Her şeyden önce, güneş tayfında mavi olanlardan daha az menekşe rengi olduğunu not ediyoruz. İkincisi, insan gözleri maviye menekşeden daha duyarlıdır. Bu yüzden gökyüzü bize mavi görünür. Ve atmosfer olmasaydı, siyah olurdu, çünkü güneş ışığını gökyüzüne dağıtacak hiçbir molekül olmazdı.
Gün doğumu ve gün batımında gökyüzü neden kırmızı olur?
Gün doğumu ve gün batımında, güneş ışığının gözlerimize ulaşmak için gökyüzünde güneşin tepede olduğu zamana göre atmosferde daha uzun bir mesafe kat etmesi gerekir. Bu durumda, mor ve mavi radyasyon birkaç kez rastgele yönlerde saçılır ve sonuçta gözlerimize ulaşmaz. Ve atmosferin bu katmanında çok fazla toz parçacığı ve duman varsa, o zaman üzerlerine saçılması daha da kızarmaya katkıda bulunarak güzel gün batımları yaratır.