Από την παρατήρηση στον προβληματισμό: Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;
Στρέφοντας το βλέμμα μας στον ουρανό απολαμβάνουμε το πανέμορφο μπλε χρώμα του. Το μπλε χρώμα και ο ουρανός είναι συνδεδεμένα άρρηκτα μεταξύ τους ώστε ακούγοντας και μόνο τη λέξη ''ουρανός'' το μυαλό μας πάει στο συγκεκριμένο χρωματισμό.
Αναρωτήθηκε ποτέ όμως κανείς από όλους εμάς γιατί ο ουρανός είναι μπλε; Αξιοποιώντας την κοινή λογική και ορισμένες επιστημονικές γνώσεις θα προσπαθήσουμε να δώσουμε απάντηση σε αυτό το ενδιαφέρον ερώτημα.
Η επιστημονική ερμηνεία των χρωμάτων
Το λευκό φως του ήλιου αποτελείται ουσιαστικά από όλα τα τα χρώματα του ορατού φάσματος (κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό και ιώδες). Εύκολα μπορεί κανείς να το διαπιστώσει αν τοποθετήσει μπροστά στο ηλιακό φως ένα πρίσμα. Το κάθε χρώμα ξεχωρίζει από το άλλο λόγω του διαφορετικού μήκους κύματος ακτινοβολίας που διαθέτει. Το μήκος κύματος είναι μια χαρακτηριστική ιδιότητα για οποιαδήποτε είδους ακτινοβολία και δηλώνει την απόσταση που διανύει αυτή σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα που ονομάζεται περίοδος (Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέχουμε στη Φυσική της Γ'Γυμνασίου και στο 5ο κεφάλαιο των μηχανικών κυμάτων).
Ανάλογα με το μήκος κύματος της κάθε ακτινοβολίας, ο ανθρώπινος εγκέφαλος αντιλαμβάνεται μια συγκεκριμένη απεικόνιση την οποία ονομάζουμε χρώμα. Τα μήκη κύματος της ορατής ακτινοβολίας κυμαίνονται στην κλίμακα των 380-720 nm (1nm = 1 δισεκατομμυριοστό του μέτρου). Υπάρxoυν και άλλες ακτινοβολίες που δεν είναι ορατές από το ανθρώπινο μάτι καθώς το μήκος κύματός τους δεν βρίσκεται στη συγκεκριμένη κλίμακα, όπως τα μικροκύματα (0,1-100 cm) ή οι υπέρυθρες ακτίνες (1mm-700nm).
Και ο ουρανός γιατί είναι μπλε;
O χρωματισμός του ουρανού είναι αποτέλεσμα δύο καθοριστικών παράγοντων: του ηλιακού φωτός και της ατμόσφαιρας. Αν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα θα έφθανε στα μάτια μας ένα εκτυφλωτικό λευκό φως, το οποίο δε θα μπορούσαμε να αντέξουμε χωρίς 
μαύρα γυαλιά!! Αυτό συμβαίνει στην Σελήνη, στην οποία η παρουσία ατμόσφαιρας είναι σχεδόν μηδενική.
Η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας αποτελείται κατά 78% από άζωτο (Ν2), 21% από οξυγόνο (Ο2) και κατά 1% από άλλα στοιχεία. Το μέγεθος του αζώτου προσεγγίζει την τιμή των 0.334 nm ενώ του οξυγόνου των 0.254 nm. Δηλαδή, και στα δύο στοιχεία της ατμόσφαιρας η τάξη μεγέθους είναι μικρότερη από το μήκος κύματος των ακτινοβολιών του ορατού φωτός (400-700 nm).
Το φαινόμενο λοιπόν στο οποίο βασίζεται ο χρωματισμός του ουρανού είναι ο διασκορπισμός των φωτεινών ηλιακών ακτίνων όταν προσπέσουν στα μικροσκοπικά σωματίδια της ατμόσφαιρας ή με επιστημονικούς όρους η σκέδαση του φωτός στα στρώματα της ατμόσφαιρας. Με αυτό τον τρόπο η σκεδαζόμενη ακτινοβολία διαχέεται στο χώρο προσδίδοντας το χαρακτηριστικό της χρώμα. Το φαινόμενο είχε παρατηρήσει από τα τέλη του 19ου αιώνα ο λόρδος Rayleigh, ο οποίος και διατύπωσε την εξής πρόταση (νόμος του Rayleigh):
«Kατά την πρόσπτωση ακτινοβολίας σε μόρια με τάξη μεγέθους μικρότερη του μήκους κύματος αυτής, η ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας εξαρτάται από το μήκος κύματός της».
Σύμφωνα με τον ανωτέρω νόμο, η ένταση της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας είναι αντιστρόφως ανάλογη του μήκους κύματος της ακτινοβολίας αυτής. Δηλαδή, ακτινοβολίες με μικρό μήκος κύματος, όπως το μπλε και το ιώδες, σκεδάζονται εντονότερα σε σχέση με ακτινοβολίες μεγάλου μήκους κύματος, όπως το κόκκινο. Το μπλε χρώμα λοιπον υφίσταται εντονότερη σκέδαση σε σχέση με τα άλλα χρώματα του ηλιακού φωτός και διαχέεται περισσότερο στον ουρανό σε σχέση με τα άλλα χρώματα.
Και γιατί ο ουρανός να μην είναι μωβ;
Κάλλιστα μπορεί κάποιος να αναρωτηθεί γιατί ο ουρανός δεν είναι μωβ, από τη στιγμή που το ιώδες χρώμα έχει μικρότερο μήκος κύματος σε σχέση με το μπλε χρώμα. Η απάντηση είναι ότι το ιώδες χρώμα σκεδάζεται στα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, οπότε φθάνει εξασθενημένο στην επιφάνεια. Επίσης, το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται εν γένει τα τρία βασικά χρώματα (μπλε, πράσινο και κόκκινο).
Και γιατί κατά τη δύση του ηλίου ο ουρανός έχει πορτοκαλοκόκκινο χρώμα;
Όταν ο ήλιος είναι κοντά στον ορίζοντα, τότε μέχρι η μπλε ακτινοβολία να φτάσει σε εμάς διασχίζει μια μεγαλύτερη απόσταση και διασκορπίζεται τριγύρω αρκετά. Άρα φθάνει σε μας λιγότερο μπλε φως, αφήνοντας την πλεονάζουσα ερυθρή και κίτρινη ακτινοβολία (που δεν σκεδάζονται και τόσο πολύ) να κάνουν αισθητή την παρουσία τους κοντά στον ορίζοντα. Κατά τη δύση, ο ουρανός φαίνεται κίτρινος όταν η ατμόσφαιρα είναι πολύ καθαρή. Κοντά στη θάλασσα, ο ουρανός στο δειλινό φαίνεται πορτοκαλί, φαινόμενο το οποίο οφείλεται στους υδρατμούς που βρίσκονται πάνω από την θάλασσα λόγω της εξάτμισής της.
Απολαμβάνοντας το ανεξήγητο....
Η όμορφη αίσθηση της απόλαυσης ενός ηλιοβασιλέματος ή μιας ηλιόλουστης μέρας θα έλεγε κανείς ότι δεν έχει ανάγκη τη γλώσσα της Επιστήμης. Παρ'ολα αυτά, η διαχείριση βασικών επιστημονικών εργαλείων της Φυσικής και των Μαθηματικών (σχολικού επιπέδου) για την ερμηνεία τέτοιων φαινομένων δίνει και μία επιπρόσθετη χαρά. Τη χαρά της αντίληψης του κόσμου γύρω μας σε επίπεδο κοινής λογικής, της απελευθέρωσης από τον απατηλό πολλές φορές κόσμο των αισθήσεων και της βαθιάς συνειδητοποίησης ότι τελικά ο Δημιουργός ''τα πάντα εν σοφία εποίησεν''.
ΠΗΓΕΣ
1. Ιωάννης Χρ. Αγαπάκης, Γιατί ο ουρανός είναι μπλε; Δικτυακή πηγή.
2.http://physics4u.wordpress.com/2009/10/18/%CE%AF-%CF%8C-%CF%8C-%C%AE%CE%AF/
3. http://www.astrovox.gr/bluesky.html
