سبب زرقة السماء في الشتاء .. ما هي ظاهرة تبعثر رايلي بالسماء ؟

يتساءل الكثير من الأشخاص عن سبب زرقة السماء في الشتاء، وما هي ظاهرة تبعثر رايلي بالسماء، حيث يأتي فصل الشتاء محملًا بجمال الطبيعة وظواهرها المدهشة، وتظهر السماء بنقاء وصفاء فريد بلونها الأزرق الزاهي الذي يميز هذا الفصل عن غيره من فصول السنة.

وتستعرض الأيام المصرية سبب زرقة السماء في الشتاء، وتفاصيل ظاهرة تبعثر رايلي، خلال السطور التالية:

سبب زرقة السماء في الشتاء

أوضحت الجمعية الفلكية بجدة أن سبب زيادة زرقة السماء في فصل الشتاء يعود إلى ظاهرة تعرف بـ"تبعثر رايلي"، وهي عملية تحدث بسبب تفاعل ضوء الشمس مع جزيئات الأكسجين والنيتروجين الموجودة في الغلاف الجوي، هذه الظاهرة تجعل الضوء الأزرق، الذي يمتلك طولًا موجيًا أقصر مقارنة بالألوان الأخرى كاللون الأحمر، يتشتت بدرجة أكبر، مما يؤدي إلى ظهور السماء بلون أزرق زاهي.

ما هي ظاهرة تبعثر رايلي ؟

وتعد  ظاهرة تبعثر رايلي هي تشتت الضوء الكهرومغناطيسي بفعل جزيئات الغاز في الغلاف الجوي، وقد تم اكتشاف هذه الظاهرة لأول مرة عام 1871 على يد العالم جون ويليام ستروت، الذي يعرف بلقب "اللورد رايلي"، تحدث هذه الظاهرة عندما تمر الفوتونات، وهي جسيمات الضوء، عبر الغلاف الجوي، يتم امتصاص بعض هذه الفوتونات بواسطة جزيئات الهواء، ثم تعاد إرسالها في اتجاهات متعددة، مما يؤدي إلى توزيع الضوء بشكل غير متساوي.

سبب حدوث ظاهرة تبعثر رايلي

يرتبط تبعثر رايلي بشكل وثيق بالطول الموجي للضوء، فكلما كان الطول الموجي أقصر، زادت شدة التبعثر، وبما أن اللون الأزرق يمتلك طولًا موجيًا أقصر من اللون الأحمر، فإن الضوء الأزرق يتشتت أكثر، ما يجعل السماء تظهر باللون الأزرق، وقد يتساءل البعض، لماذا لا نرى السماء باللون البنفسجي، وهو ذو طول موجي أقصر من الأزرق؟ والإجابة تكمن في أن عين الإنسان أكثر حساسية للضوء الأزرق مقارنة بالبنفسجي، مما يجعل السماء تبدو زرقاء بالنسبة لنا.

سبب زرقة السماء في الشتاء مقارنة ببقية الفصول

تكون زاوية الشمس منخفضة في فصل الشتاء بسبب ميل محور الأرض، هذا يؤدي إلى زيادة تأثير تبعثر رايلي، حيث يتم توجيه المزيد من الضوء الأزرق نحو أعيننا، في المقابل يقل تأثير الألوان الأخرى مثل الأحمر والأخضر، ما يعزز ظهور السماء بدرجة زرقة أكثر إشراقًا، والهواء في الشتاء يكون أكثر نقاءً وبرودة، مما يقلل من وجود الجزيئات والملوثات التي يمكن أن تؤثر على تشتت الضوء.

قانون تبعثر رايلي

يمكن التعبير عن شدة تبعثر الضوء رياضيًا من خلال قانون رايلي، والذي ينص على أن شدة التبعثر تتناسب عكسيًا مع القوة الرابعة للطول الموجي (I = 1/λ⁴)، وبسبب هذه العلاقة، فإن الضوء الأزرق، الذي يمتلك طولًا موجيًا أقصر، يتشتت بدرجة أكبر مقارنة بالضوء الأحمر.