आकाश नीला क्यों है - इस तरह के एक सरल प्रश्न का उत्तर खोजना बहुत मुश्किल है। समस्या का सबसे अच्छा समाधान अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी लॉर्ड जॉन रेले द्वारा लगभग 100 साल पहले प्रस्तावित किया गया था।
लेकिन फिर से शुरू करते हैं। तो आकाश का रंग समान होना चाहिए, लेकिन यह अभी भी नीला है। पृथ्वी के वायुमंडल में श्वेत प्रकाश का क्या होता है?
सूरज की किरणे
सूरज की किरणों का असली रंग सफेद है। सफेद रोशनी रंगीन किरणों का मिश्रण है। प्रिज्म का उपयोग करके, हम एक इंद्रधनुष बना सकते हैं। प्रिज्म एक सफेद किरण को रंगीन धारियों में विभाजित करता है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, नीला और बैंगनी। एक साथ जुड़कर ये किरणें फिर से सफेद रोशनी का निर्माण करती हैं। यह माना जा सकता है कि सूरज की रोशनी पहले रंगीन घटकों में विभाजित हो जाती है। तब कुछ होता है, और पृथ्वी की सतह पर केवल नीली किरणें ही पहुँचती हैं।
परिकल्पनाएं अलग-अलग समय पर सामने आती हैं
अनेक संभावित स्पष्टीकरण हैं। पृथ्वी के आसपास की हवा गैसों का मिश्रण है: नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आर्गन और अन्य। वातावरण में अभी भी जल वाष्प और बर्फ के क्रिस्टल हैं। हवा में धूल और अन्य छोटे कण निलंबित हो जाते हैं। ऊपरी वायुमंडल में ओजोन की एक परत होती है। क्या इसका कारण हो सकता है?
कुछ वैज्ञानिकों का मानना था कि ओजोन और पानी के अणु लाल किरणों को अवशोषित करते हैं और नीले रंग का संचार करते हैं। लेकिन यह पता चला कि आसमान को नीला करने के लिए वातावरण में पर्याप्त ओजोन और पानी नहीं था।
1869 में, अंग्रेज जॉन टिंडल ने सुझाव दिया कि धूल और अन्य कण प्रकाश को बिखेरते हैं।नीली रोशनी कम से कम सीमा तक बिखरी हुई है और ऐसे कणों की परतों से होकर पृथ्वी की सतह तक पहुंचती है। अपनी प्रयोगशाला में, उन्होंने एक स्मॉग मॉडल बनाया और इसे चमकीले सफेद बीम से जलाया। स्मॉग गहरा नीला हो गया।
टंडाल ने फैसला किया कि अगर हवा बिल्कुल साफ होती, तो कुछ भी प्रकाश नहीं बिखराता, और हम चमकदार सफेद आकाश की प्रशंसा कर सकते थे। लॉर्ड रेले ने भी इस विचार का समर्थन किया, लेकिन लंबे समय तक नहीं। 1899 में, उन्होंने अपनी व्याख्या प्रकाशित की: यह हवा है, धूल या धुआं नहीं है, जो आकाश का रंग नीला करता है।
रंग और तरंग दैर्ध्य का संबंध
सूर्य की किरणों का एक हिस्सा गैस के अणुओं के बीच से गुजरता है, उनके साथ टकराए बिना, और बदलाव के बिना पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है। अन्य, सबसे, गैस के अणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है। जब फोटोन अवशोषित होते हैं, तो अणु उत्तेजित होते हैं, अर्थात् ऊर्जा के साथ चार्ज किया जाता है, और फिर इसे फिर से फोटॉन के रूप में उत्सर्जित करते हैं। इन माध्यमिक फोटॉन में अलग-अलग तरंग दैर्ध्य होते हैं और ये किसी भी रंग के हो सकते हैं - लाल से बैंगनी तक।
वे सभी दिशाओं में बिखर जाते हैं: पृथ्वी पर, और सूर्य और पक्षों तक। लॉर्ड रेले ने सुझाव दिया कि उत्सर्जित किरण का रंग एक रंग या दूसरे किरण की मात्रा की प्रबलता पर निर्भर करता है। सूर्य के प्रकाश के फोटोन के साथ एक गैस अणु की टक्कर में, लाल रंग के एक माध्यमिक क्वांटम में नीले रंग के आठ क्वांटा होते हैं.
इसका परिणाम क्या है? तीव्र नीली रोशनी शाब्दिक रूप से वायुमंडलीय गैसों के अरबों अणुओं से सभी तरफ से हम पर बरसती है। अन्य रंगों के फोटो इस प्रकाश के साथ मिश्रित होते हैं, इसलिए इसमें शुद्ध नीला टोन नहीं होता है।
आकाश नीला क्यों है - उत्तर
पृथ्वी की सतह पर पहुंचने से पहले, जहां लोग इस पर विचार कर सकते हैं, सूर्य के प्रकाश को ग्रह के पूरे वायु खोल से गुजरना होगा। प्रकाश में एक व्यापक स्पेक्ट्रम है, जिसमें बुनियादी रंग, इंद्रधनुष के शेड अभी भी बाहर खड़े हैं। इस स्पेक्ट्रम से, लाल की सबसे लंबी प्रकाश तरंग होती है, जबकि वायलेट में सबसे छोटी होती है। सूर्यास्त के समय, सौर डिस्क तेजी से चमकती है और क्षितिज के करीब और करीब पहुंच जाती है।
इस मामले में, प्रकाश को हवा की बढ़ती मोटाई को दूर करना पड़ता है, और लहरों का हिस्सा खो जाता है। पहले वायलेट गायब हो जाता है, फिर नीला, सियान। सबसे लंबी लाल तरंगें पृथ्वी की सतह पर अंतिम तक प्रवेश करती रहती हैं, और इसलिए अंतिम क्षणों तक लाल डिस्क होने तक सौर डिस्क और इसके चारों ओर प्रभामंडल होता है।
शाम को क्या बदलता है?
सूर्यास्त के करीब, सूर्य क्षितिज की ओर बढ़ता है, जितना कम होता है, उतनी ही तेजी से शाम ढलती है। ऐसे क्षणों में, वायुमंडलीय परत जो पृथ्वी की सतह से मूल सूर्य के प्रकाश को अलग करती है, झुकाव के कोण के कारण तेजी से बढ़ने लगती है। कुछ बिंदु पर, मोटी परत लाल के अलावा अन्य प्रकाश तरंगों को प्रसारित करने के लिए बंद हो जाती है, और इस समय आकाश इस रंग को बदल देता है। नीला अब मौजूद नहीं है, इसे अवशोषित किया जाता है क्योंकि यह वायुमंडल से गुजरता है।
रोचक तथ्य: सूर्यास्त के समय, सूरज और आकाश रंगों की एक पूरी श्रृंखला से गुजरते हैं - जैसा कि उनमें से एक या कोई अन्य वायुमंडल से गुजरना बंद कर देता है। एक ही सूर्योदय के समय देखा जा सकता है, दोनों घटनाओं के कारण समान हैं।
क्या होता है जब सूरज उगता है?
सूर्योदय के समय, सूर्य की किरणें उसी प्रक्रिया से गुजरती हैं, लेकिन विपरीत क्रम में। यानी, पहली किरणें वायुमंडल से एक मजबूत कोण पर टूटती हैं, केवल लाल स्पेक्ट्रम सतह तक पहुंचती है। इसलिए, सूर्योदय शुरू में लाल रंग का होता है। फिर, जैसे ही सूर्योदय और कोण बदलता है, अन्य रंगों की लहरें गुजरने लगती हैं - आकाश नारंगी हो जाता है, और फिर यह आदतन नीला हो जाता है। आकाश का एक आधा दिन गहरा नीला मनाया जाता है, और फिर, शाम को, यह फिर से बैंगनी रंग में बदल जाता है। आकाश के एक तरफ, सूरज से बहुत दूर, एक नीला-काला रंग देखा गया है, लेकिन सेटिंग सूरज के करीब है, अधिक लाल रंग के क्षितिज के करीब देखा जा सकता है जब तक कि सूरज पूरी तरह से गायब नहीं हो जाता।
इस तरह की रंग घटनाएँ हर जगह देखी जाती हैं। सूर्य लाल हो जाता है, जैसे आकाश के क्षेत्र उसके पास होते हैं, दोनों भूमध्य रेखा पर और ध्रुवों पर। इस घटना को पूरे ग्रह पर देखा जा सकता है। कभी-कभी सूर्यास्त या सूर्योदय में अधिक संतृप्त लाल स्वर होते हैं, यह वायुमंडल की स्थिति, एरोसोल की उपस्थिति या इसमें निलंबन के कारण होता है। अन्य मामलों में, रंग इतना स्पष्ट नहीं है, अधिक मध्यम है। लोक संकेत हैं जो आपको सूर्यास्त के रंगों द्वारा अगले दिन मौसम का निर्धारण करने की अनुमति देते हैं - लोगों ने रंगों का विश्लेषण करना और उनसे अधिक या कम सटीकता के साथ वातावरण की स्थिति का अनुमान लगाना सीखा है।
इस प्रकार, सूर्यास्त का लाल रंग इस तथ्य के कारण है कि वायुमंडल के माध्यम से एक बड़े कोण पर, सौर स्पेक्ट्रम के केवल लाल रंग सबसे लंबे तरंग दैर्ध्य वाले होते हैं। सूर्योदय का लाल रंग एक ही कारक से जुड़ा हुआ है।बाकी दिन, आकाश नीला है, क्योंकि यह छाया अन्य स्पेक्ट्रम को बाहर निकालने में सक्षम है, जिसमें बिखराव की सबसे बड़ी क्षमता है।