يعود سبب زرقة السماء إلى نوع معين من التبعثر يطلق عليه تبعثر ريليه، كما يقول الدكتور أسامة على رحومة، رئيس معمل أبحاث الشمس بالمعهد القومي للبحوث الفلكية والجيوفيزيقية (Rayleigh scattering)، والذي يشير إلى التبدد التلقائي للضوء خارج الجسيمات التي لا تزيد عن عشر الطول الموجي للضوء، حيث يعتمد تبعثر ريليه على طول موجة الضوء بشكل كبير مع تناثر ضوء الموجة بشكل أكبر، كما في الغلاف الجوي السفلي فإن جزيئات الأوكسجين والنيتروجين الصغيرة تشتت الضوء قصير الموجة مثل الضوء الأزرق والبنفسجي بدرجة أكبر من تشتيت الضوء ذي الطول الموجي الكبير مثل الأحمر والأصفر.
الغلاف الجوي وأشعة الشمس
فنحن نرى السماء زرقاء، بسبب الطريقة التي يتفاعل فيها الغلاف الجوي مع أشعة الشمس، يتكون اللون الأبيض (بما في ذلك أشعة الشمس) من مجموعة من الألوان المختلفة، ويملك كلٌّ من هذه الألوان طول موجة خاصة به.
يمكن أن تحدث العديد من الأشياء عندما يصادف هذا الضوء شيئاً ما في طريقه، على سبيل المثال إذا مرّ ضوء الشمس عبر مادة شفافة كالماء فإن موجات الضوء سوف تنكسر أو تنحني، وذلك بسبب التغيّرات التي تحصل على سرعة الضوء عندما ينتقل من وسط (الهواء) إلى وسط (الماء).
زرقة السماء
كما إن زرقة السماء تنتج عن نوعٍ معيّنٍ من التبعثر، يعتمد بشكل كبير على الطول الموجي للضوء، فمع انخفاض طول الموجة الضوئية سيكون التبعثر والانتشار في أشده، وفي الطبقة السفلى من الغلاف الجوي تقوم جزيئات الأوكسجين والنتروجين ببعثرة الموجات الضوئية القصيرة كاللونين الأزرق والبنفسجي إلى درجة أكبر بكثير من الموجات الضوئية الطويلة كموجات اللونين الأحمر والأصفر، وفي الواقع يكون تناثر اللون البنفسجي وطول موجته «400 نانو متر» أكبر بـ9.4 مرات من تناثر الضوء الأحمر الذي يبلغ طول موجته «700 نانو متر».
وعلى الرغم من أنّ جسيمات الغلاف الجوي تبعثر اللون البنفسجي أكثر من اللون الأزرق «450 نانو متر»، إلا أننا نرى السماء زرقاء وذلك لأنّ أعيننا تكون أكثر حساسية للضوء الأزرق ولأنّ بعض الضوء البنفسجي يتمّ امتصاصه في طبقات الغلاف الجوي العليا.
والذي يجعلنا نرى ألواناً أخرى أثناء شروق الشمس أو غروبها هو أن أشعة الشمس تمر عبر الغلاف الجوي كي تصل إلى عينيك ويتم بعثرة المزيد من الأضواء الزرقاء والبنفسجية، مما يسمح باللونين الأصفر والأحمر بأن يتألقا من خلالهما.
