Gökyüzü neden mavi?
Güneşten gelen ışığın kırmızıdan mora kadar bütün renkleri içerdiğini artık biliyoruz. Şimdi de Güneş’ten gelen ışığın atmosferden geçerden başına gelenlere bir bakalım.
Atmosferimiz temel olarak nitrojen (%78) ve oksijen (%21) gazlarından oluşuyor. Geriye kalan %1’in çoğunluğunu argon gazı ve su oluşturuyor. Ayrıca atmosferde başka parçacıklar, toz, kül, polen ve okyanuslardan dolayı tuz bulunuyor. Atmosferi oluşturan maddelerin kompozisyonu yer, zaman, yükseklik, iklim vs gibi etkilere de bağlı olarak farklılıklar gösterebiliyor.
Işık atmosferden geçerken ortamdaki parçacıklardan etkileniyor. Bu etki parçacıkların
büyüklüğüne ve ışığın dalgaboyuna bağlı olarak farklı şekilde kendini gösteriyor. Eğer parçacıklar ışığın dalgaboyundan çok daha küçükse Rayleigh saçılması oluyor ve küçük dalgaboyları parçacıklarla etkileştiklerinde her yöne doğru yayılıyor. Bu durum atmosferdeki gaz molekülleri ve görünür ışık için geçerli.
Burada iki anahtar nokta var:
1. Saçılan ışık her yönde yayılıyor.
2. Gaz molekülleriyle ışığın etkileşmesinde küçük dalgaboyları (yani mavi ve mor) daha fazla tercih ediliyor. Yani daha büyük dalgaboyları nispeten etkileşmeden yollarına devam ediyorlar.
Aşağıdaki şekle bakalım. Güneş’ten gelen ışık farklı yönlerde yayılıyor. Atmosfere girdiğinde mavi/mor ışık en fazla saçılıyor. Ali Güneş’e doğru baktığında mavi/mor ışık saçılmış olduğundan Güneş’i beyaz değil sarımsı olarak görüyoruz. Hatta Güneş ufka yaklaştığında bize ulaşan Güneş ışınları daha uzun bir yol takip ediyor olduğundan bu etkiyi daha fazla görüyoruz ve Güneş’in rengi daha kırmızıya dönük oluyor. Güneş’ten uzağa doğru baktığımızda ise atmosferden geçerken yön değiştirmiş yani saçılmış olan dalgaboylarını görüyoruz yani maviyi…
Peki, gökyüzünü neden mor değil de mavi olarak görüyoruz?
CD spektroskop’la değişik ışık kaynaklarına baktığımızda her rengin parlaklığının aynı olmadığını görmüştük. Güneş’ten gelen ışıkta da mor ışık mavi ışıktan daha az bulunuyor, dolayısıyla saçılma daha etkili olarak mavi ışık için gerçekleşiyor. Gökyüzünün mor değil de mavi görünmesi aynı zamanda gözümüzün maviyi daha etkili olarak algılamasıyla da ilgili.
Gökyüzünde mavinin saçılması etkisini sınıf içerisinde basit bir uygulamayla izleyebiliriz.
Bu arada
• Neden sabah güneş doğarken ve akşam batarken gökyüzü kızıllaşır?
o Güneş doğarken ve batarken Güneş ışınları bize daha uzun bir yol katederek
ulaşıyor, dolayısıyla saçılmanın etkisini daha fazla görüyoruz.
• Bulutlar neden beyazdır?
o Bulutları oluşturan su buharı gaz moleküllerinden çok daha büyük ve bu
durumda tüm dalgaboyları benzer şekilde saçılıyor. Yani saçılma Rayleigh
saçılmasında olduğu gibi dalgaboyuna bağlı değil.
• Mars’ın gökyüzü neden kırmızı?
o Mars’ın ince bir atmosferi var toz parçacıklarından oluşuyor. Toz parçacıkları
mavi ışığı emiyor. Görünür ışığın kalan renklerinin tamamı atmosferde
saçılıyor ve kırmızımsı bir renk oluşuyor.
• Ay’ın gökyüzü neden siyah?
o Çünkü Ay’da atmosfer yok ve dolayısıyla saçılma da yok.
gibi soruların yanıtlarını da tartışabiliriz.
