Havanın açık olduğu güneşli bir günde kafamızı kaldırıp yukarı baktığımızda gökyüzünün açık mavi olduğunu söyleyebiliriz. Fakat akşama doğru günbatımında gökyüzünün kırmızı, pembe ve turuncu karışımı muhteşem gösterisine tanıklık ederiz. Peki, gökyüzü neden mavidir ya da neden öyle gözükür? Günbatımına kızıllığını veren nedir?
Bu soruları tatmin edici bir şekilde cevaplayabilmek için, ışık ve yerküreyi saran atmosfer hakkında bilgi sahibi olmamız gerekir. Bunlara değinmeden verilecek cevaplar daima yetersiz kalacaktır.
Atmosfer
- Atmosfer ve Özellikleri
Atmosfer, dünyayı çevreleyen gaz moleküllerinin ve diğer materyallerin karışımıdır. Başlıca azot (x) ve oksijen (!) gazlarından meydana gelir. İçeriğinde argon gazı ve su (buhar, damlacık ve buz kristali formunda) da bulunur. Ayrıca atmosferde az miktarda diğer gazlar, toz, is, kül ve polen gibi küçük katı partiküller (parçacıklar) ve okyanus kökenli tuzlar da bulunur.
Atmosferin bu kompozisyonu bulunulan yere, hava durumuna ve pek çok faktöre göre değişkenlik gösterir. Yağmur fırtınasından sonra veya okyanus yakınlarında atmosfer daha fazla su bulundurabilir. Volkanik patlamalarla büyük miktarlarda toz parçacıkları atmosfere yükselebilir. Çevre kirliliği nedeniyle atmosfere farklı gazlar veya toz ve is (kurum) katılabilir.
Atmosfer yeryüzüne yakın yerlerde yoğundur. Yukarı doğru çıkıldıkça yoğunluğu azalır. Atmosferle uzay boşluğu arasında keskin bir sınır mevcut değildir.
- Işık ve Işık Dalgaları
Işık aslında dalgalar aracılığıyla yayılan bir tür enerjidir. Pek çok enerji çeşidi dalgalarla yayılır. Örneğin; ses, moleküllerin titreşimiyle ortaya çıkan hava dalgasıdır. Işık da manyetik ve elektriksel titreşim dalgasıdır. Işık, geniş bir yelpazeye sahip olan elektromanyetik alanın küçük bir parçasıdır. Bu yelpaze elektromanyetik spektrum olarak adlandırılır.
Elektromanyetik dalgalar uzayda saniyede 299.792 km yol kat ederler. İşte bu ışığın hızı olarak bilinir.
Radyasyonun enerjisi onun dalga boyuna ve frekansına bağlıdır. Dalga boyu, dalgaların tepe noktaları arasındaki mesafeye verilen isimdir. Frekans ise bir saniyedeki dalga sayısını gösterir. Dalga boyunun uzaması ve frekansın azalması ışığın daha az enerji içermesi anlamına gelir.
- Işığın Renkleri
Görünen ışık, gözlerimizin görebildiği elektromanyetik spektrumun bir parçasıdır. Güneşten veya lambadan gelen ışık beyaz görülebilir, fakat gerçekte pek çok rengin bir kombinasyonudur. Spektrumun farklı renklerini ışığı bir prizma yardımıyla ayrıştırdığımızda görebiliriz. Gökkuşağındaki o renk cümbüşü de bu şekilde ışığın ayrışmasına bağlıdır.
Renkler sürekli birbirleriyle karışmış halde bulunurlar. Spektrumun bir ucunda kırmızı ve turuncu yer alır. Kademeli olarak sarıya, yeşile, maviye, çivit mavisine ve mora dönüşüm gözlenir. Mor, görülebilir spektrumdaki en kısa dalga boyuna sahip renktir. Bu yüksek frekans ve enerji anlamına gelir. Kırmızı ise uzun dalga boyuna, düşük frekans ve enerjiye sahiptir.
- Havadaki Işık
Işık, uzay boşluğunda herhangi bir etkiye maruz kalmadığı sürece doğrusal olarak ilerler. Işık atmosferden geçerken doğrusal şekilde ilerlemesine devam eder ta ki bir miktar toza veya gaz molekülüne çarpıncaya kadar. Çarpışmadan sonra olacaklar ise ışığın dalga boyuna ve çarptığı molekülün büyüklüğüne bağlıdır.
Toz partikülleri ve su damlacıkları görünen ışığın dalga boyundan çok daha büyüktür. Işık bu büyük partiküllere çarptığında farklı doğrultularda yansır veya seker. Yansıyan ışık beyaz görünür çünkü hala aynı renklerin tamamını içermektedir.
Gaz molekülleri ise görünen ışığın dalga boyundan daha küçüktür. Işık bir gaz molekülüyle çarpıştığında ışığın bir kısmı molekül tarafından absorbe edilir (emilir). Bir müddet sonra molekül ışığı farklı yönde yayar. Molekülün bıraktığı, yaydığı ışık absorbe ettiği ışıkla aynı renktedir. Ancak ışığın her bir renginin bundan etkilenişi farklıdır. Renklerin tamamı absorbe edilebilir. Fakat yüksek frekansa sahip olanlar (mavi) düşük frekanslılara (kırmızı) göre daha sık absorbe edilirler. Bu özelliğe Rayleigh Saçılması/Dağılımı adı verilmiştir. (Adını bu süreci 1870’lerde ilk kez tanımlayan İngiliz fizikçi Lord John Rayleigh’den alır)
- Peki, Gökyüzü Neden Mavi?
Gökyüzünün mavi rengi yukarıda açıklanan Rayleigh Saçılması nedeniyle oluşur. Işık atmosfer boyunca ilerlerken daha uzun dalga boyuna sahip olanların çoğu bir sapma göstermeden düz bir yol izlerler. Kırmızı, turuncu ve sarı ışık hava moleküllerinden çok az etkilenirler. Öte yandan daha kısa dalga boyuna sahip olan ışıkların çoğu hava molekülleri tarafından absorbe edilir. Daha sonra absorbe edilen mavi ışık farklı yönlere dağılır.
Mavi ışık, bu dağılmayla adeta tüm gökyüzüne saçılmış hale gelir. Gökyüzünün neresine bakarsanız bakın bu saçılmış mavi ışığın bir kısmı size ulaşır. Başınızın üstündeki her yerde görmek durumunda kaldığınız bu mavi ışık nedeniyle gökyüzü mavi olarak görülür.
Olabildiğince yatay doğrultuda, ufka yakın yerlerde gökyüzünün renginin daha soluk gözüktüğünü fark edersiniz.
Buradan dağılım gösteren mavi ışık, size ulaşmak için daha fazla gaz molekülünü geçmek zorundadır. Dağılan mavi ışık farklı yönlerde tekrar saçılır. Bu nedenle gözlerinize daha az mavi ışık ulaşmış olur. Gökyüzünün ufka yakın kısımlarının soluk veya beyaz görünmesinin altında yatan gerçek özetle bundan ibarettir.
- Günbatımı neden kırmızıdır?
Güneşin batmaya başlamasıyla, ışık size ulaşırken atmosferde daha fazla mesafe kat edecektir. Bu seyahat esnasında daha fazla ışık yansıyacak ve dağılacaktır. Doğrudan size ulaşan ışık miktarındaki düşmeyle birlikte güneşin görülen parlaklığı da azalacaktır. Güneşin rengi kendi kendine değişecek, güneş önce turuncu daha sonra kırmızı gözükecektir. Çünkü bu durumda mavi ve yeşil gibi kısa dalga boyuna sahip ışıklar daha fazla saçılacaktır. Geriye sadece doğrudan bir ışık demeti olarak gözümüze ulaşan uzun dalga boyuna sahip renkler kalacaktır.
Günbatımında gökyüzü pek çok renge bürünebilir. Havada pek çok küçük toz veya su parçacıkları bulunduğu zaman günbatımı en etkileyici gösterisini yapar. Bir açıdan hava kirliği bu gösteriye katkıda bulunur. Bu partiküller ışığı tüm yönlere yansıtırlar. Yansıyan ışınların bir kısmı size ulaşırken kısa dalga boyuna sahip renkler farklı miktarlarda saçılmaya devam ederler ve siz daha çok uzun dalga boyuna sahip renkleri görürüsünüz. Sonuçta gökyüzü güneş batarken kırmızı, pembe veya turuncu görünür.
http://www.bildirgec.org/yazi/gokyuzu-neden-mavidir-gunes-batarken