Etiket: Rayleigh Saçılması

“Gökyüzü neden mavidir?” sorusu genellikle ilk kez renkleri öğrenen iki yaşındaki çocuklar tarafından veya iki yaşındaki çocukların sorularını yanıtlamak zorunda olan ebeveynler tarafından sorulur. Çoğu insan gökyüzünün mavi rengine neyin sebep olduğu konusunda genel bir fikirleri olduğunu düşünüyor: “Hımm, ozon veya başka bir şey yüzünden, değil mi?” Ancak görünüşte basit olan sorunun aslında çoğu kişinin sandığından daha karmaşık bir cevabı var. İpucu: Ozon ile kesinlikle ilgisi yoktur.

Önce Ozon Tabakasını Anlayalım

Ozon veya O₃, birbirine bağlanmış 3 oksijen atomundan oluşan bir moleküldür. Gazın çoğu (yaklaşık %90), dünya yüzeyinin 10 ila 17 kilometre üzerinde başlayan ve 50 kilometreye kadar uzanan stratosferde bulunur. Kendine özgü mavi rengi vardır, bu yüzden pek çok insan onu gökyüzünün genel maviliğinin başlıca nedeni olarak adlandırır. Bu aslında yanlıştır. Ozon yerine, gökyüzünün maviliğine aslında dünya atmosferinde çok daha bol bulunan diğer iki gaz, oksijen (O₂) ve nitrojen (N ) neden olur. Bu moleküllerin her ikisi de ozondan çok daha küçüktür ve bu, makalenin ilerleyen kısımlarında hatırlamanız gereken önemli bir gerçektir.

Gökyüzü Neden Mavidir?

Sorunun cevabını özetleyecek olursak diyeceğimiz tek şey şu olurdu; “Işığın doğası gereği”. Peki neden? Çoğu insanın da bildiği gibi, güneşten parıldadığını gördüğümüz ışık aslında yedi farklı renkten oluşur ve birleştiğinde beyaz görünen ışığı meydana getirir. Bunu, ışığı kıran ve onu oluşturan renklere bölen prizma gibi nesneler sayesinde bilebiliyoruz. Zaten gökkuşağının nasıl oluştuğunun arkasındaki temel prensip de tam olarak budur.

Birçok insanın bilmediği şey ise, farklı ışık renklerinin farklı dalga boylarına sahip olduğudur. Aşağıda resim elektromanyetik spektrumun bir temsilidir. Renk sola doğru ne kadar uzaksa dalga boyu o kadar kısalır. Kırmızı ışık en uzun dalga boyuna sahip olduğu için, küçük oksijen ve nitrojen moleküllerine çarpma olasılığı daha kısa dalga boylarına göre çok daha düşüktür ve bunun yerine engelsiz bir şekilde atmosferden geçer. Ancak mavi ışığın gaz moleküllerine çarpma ve saçılma olasılığı çok daha yüksektir. Bu fenomen, Rayleigh saçılması olarak bilinir.

Peki Ama Rayleigh Saçılması Nedir?

Gökyüzü neden mavi deneyi denilince ziyaret etmemiz gereken ilk isim Lord Rayleigh. Rayleigh saçılımını meydana çıkartan bilim insanı Lord Rayleigh öncelikli olarak gaz moleküllerini incelemiştir. Rayleigh, Rayleigh saçılımında artı ve eksi yüklerin ışık dalgasının içinden geçerek dağıldıklarını ve titremeye başladıklarını tespit etmiş ve bu konuyu içeren çalışmalar yapmaya başlamıştır.

Ancak Rayleigh’in ömrü yaptığı çalışmaları bitirmeye yetmedi. 1871’de John William Strutt tarafından mavi ışık dalga boylarının dünya atmosferinde kırmızı dalga boylarına göre on altı kat daha sık dağıldığını detaylandıran matematiksel bir kanıt yayınladı. Strutt çalışması sayesinde kanıtlanan fenomene ise ustasına saygı duyarak Rayleigh Saçılması adını verdi.

Kırmızı ışık atmosferden daha kolay geçerse gökyüzü kırmızı olmaz mı?

Hayır! Sezgiye aykırı gibi görünse de, insan gözünün içinden geçenler yerine saçan ya da belirli bir nesne tarafından emilen dalga boylarıdır. Kırmızı, yeşil ve sarı dalga boyları, güneş ışığı olarak bildiğimiz şeylerle birleşir. Bu nedenle, mavi ışığın kırmızı ışığa göre on altı kat daha fazla dağılması, gökyüzünde kırmızı gördüğümüzden on altı kat daha fazla mavi gördüğümüz anlamına gelir.

Mor ışık, mavi ışıktan daha kısa dalga boyuna sahipse gökyüzü neden mor değil?

Bir sabah kalkıp gökyüzünün mora döndüğünü görmek ne kadar harika olsa da, ne yazık ki biz insanların gözleri biraz sınırlı yeteneğe sahip. Işık tayfındaki orta renkler uçlardaki renklerden çok daha kolay insan gözü tarafından algılanır. Bu, mor ışık mavi ışıktan daha fazla dağılmış olsa da, mor bir gökyüzü görmediğimiz anlamına gelir çünkü gözlerimiz maviyi görme konusunda daha ustadır.

Eğlenceli gerçek: Arılar ve kelebekler, ışık spektrumunun mor ucuna doğru bir görüş alanına sahiptir ve bu nedenle büyük olasılıkla gökyüzünü mor olarak görürler! Ne şans ama!