למה השמיים כחולים והשקיעה צובעת הכל באדום
"אבא, למה השמיים כחולים?" השאלה הזו עולה כמעט בכל טיול משפחתי, או סתם ביציאה לגינה ליד הבית, כשהילד מצביע כלפי מעלה. רוב ההורים עונים תשובה כללית וממשיכים הלאה. אבל מאחורי השאלה התמימה הזאת מסתתר סדר נפלא שה' סידר בטבע, סדר שמתרחש בכל רגע ממש מעל ראשינו, ושחוקרים ניסו במשך שנים ארוכות להבין אותו לעומק.
כדי להבין את זה, צריך קודם לדעת דבר פשוט: האור שיוצא מהשמש ונראה לנו לבן, הוא בעצם תערובת של כל צבעי הקשת ביחד, מהאדום ועד הסגול. זה מה שהראה לפני מאות שנים החוקר אייזיק ניוטון, כשהעביר קרן אור לבנה דרך מנסרה, גוף זכוכית שקוף בצורת משולש, וראה אותה מתפצלת לכל צבעי הקשת ממש כמו קשת בענן. כל צבע פשוט "רוטט" בקצב אחר: הצבע האדום רוטט לאט יחסית, והצבע הכחול רוטט מהר בהרבה. זה כל ההבדל בין הצבעים, וזה בדיוק מה שיסביר לנו בהמשך למה השמיים כחולים.
מה קורה לאור הזה כשהוא נכנס לאוויר שסביב כדור הארץ? הוא נתקל במולקולות הקטנטנות של חנקן וחמצן, שני הגזים שמרכיבים כמעט את כל האוויר שאנחנו נושמים. במפגש הזה האור מתפזר לכל הכיוונים, ממש כמו כדור שפוגע במכשולים קטנים ומתפזר לצדדים. אבל כאן קורה דבר מעניין: לא כל הצבעים מתפזרים באותה מידה. הצבע הכחול, שרוטט מהר, מתפזר הרבה יותר מהצבע האדום, שרוטט לאט. וזה בדיוק הסוד: אור כחול מתפזר בערך פי עשרה יותר מאור אדום! לכן כשאנחנו מרימים את הראש ביום בהיר, אנחנו רואים בעיקר כחול, מכל הכיוונים בשמיים.
שלושה חוקרים שניסו לפענח את הפלא
מי בעצם שם לב לזה לראשונה? הסיפור מתחיל בשנת 1859, אצל חוקר בריטי בשם ג'ון טינדל. הוא כלל לא חיפש תשובה לשאלת צבע השמיים, הוא חקר סוג אחר של אור, ורק היה צריך אוויר נקי לגמרי למעבדה שלו. כדי לבדוק אם האוויר שלו באמת נקי, הוא האיר דרכו אור חזק, וכל גרגר אבק שנשאר היה מבליח קטן. תוך כדי כך הוא שם לב לדבר משונה: האור שהתפזר מהגרגרים היה כחלחל, ואילו האור שעבר בלי להתפזר היה אדמדם-כתום. משם הוא שיער שאולי אותו דבר בדיוק קורה גם בשמיים מעלינו, וזה מה שגורם להם להיראות כחולים. הרעיון הבסיסי שלו התברר כנכון, למרות שכמה פרטים טכניים שהוא הציע תוקנו מאוחר יותר.
כחמישים שנה אחר כך, בשנת 1904, הגיע חוקר בריטי נוסף בשם ג'ון וויליאם סטראט, המוכר בתואר האצולה שלו "לורד ריילי", ובדק את התופעה בדיוק רב יותר. הוא חישב שכמות הפיזור תלויה באופן חד מאוד באורך הרטט של האור. במילים פשוטות: ככל שהרטט מהיר יותר, הפיזור גדל בקצב חד ומהיר, ולא בהדרגה. זה בדיוק ההסבר לפער הגדול בין כמות הפיזור של הכחול לזו של האדום. על שמו נקרא הדבר עד היום "פיזור ריילי".
גם ריילי וגם טינדל לפניו חשבו שהפיזור נגרם מגרגרי אבק זעירים באוויר. התשובה המדויקת יותר הגיעה רק בשנת 1911, כשחוקר נוסף, אלברט איינשטיין, חישב נוסחה מפורטת לפיזור אור ממולקולות בודדות ולא מגרגרי אבק, והראה שהיא מתאימה בדיוק למה שנצפה בפועל. כלומר, מולקולות החמצן והחנקן שממלאות את האוויר, אותן מולקולות זעירות שאי אפשר בכלל לראות בעין, הן שגורמות לצבע הכחול שמעלינו. כל זה מלמד אותנו כמה חכמה ודיוק יש בבריאה, כל דבר קטן וזעיר, שאיש לא רואה, ממלא תפקיד מדויק בעולם שברא הקב"ה.
מדוע השקיעה צובעת אדום
ואיך כל זה מסביר את השקיעה האדומה? כשהשמש נמצאת גבוה בשמיים, בשעות הצהריים, קרני האור שלה עוברות מרחק קצר יחסית באוויר עד שהן מגיעות אלינו. אבל כשהשמש שוקעת ומתקרבת לקו האופק, המרחק שהאור צריך לעבור מתארך מאוד. במרחק הארוך הזה, האור הכחול מתפזר כמעט לגמרי כבר בדרך, הרבה לפני שהוא מגיע לעינינו, ולפעמים אפילו מתחת לקו האופק, כך שהוא נעלם מאיתנו לגמרי. מה שנשאר ומגיע בסוף אלינו הוא בעיקר האור בעל הרטט האיטי ביותר: הכתום והאדום. מכאן באים הגוונים החמים שכולנו מכירים בשקיעה.
התופעה הזאת לא ייחודית רק לכדור הארץ שלנו. תמונות ששלחו כלי חלל אמריקאים לכיוון מאדים בשנות ה-70 וה-90 הראו שמיים אדמדמים לגמרי, בגלל אבק עשיר בברזל שמסתובב שם באוויר הדליל של הכוכב. אותו עיקרון בדיוק, רק עם חומר מפזר שונה, וכך יוצא שבכל פינה ביקום, גם באוויר של כוכב אחר, יש סדר וחוק מדויק. ולמי שתוהה למה דווקא הזריחה נראית בדרך כלל עדינה יותר מהשקיעה, זה קשור לאבק ולסופות חול שמצטברים באוויר במשך שעות היום, ומוסיפים שכבת סינון נוספת עד הערב.
עוד שאלה שמסקרנת רבים: אם הצבע הסגול מתפזר אפילו יותר מהכחול, למה השמיים לא נראים סגולים? התשובה טמונה בעין המופלאה שלנו. בעין האדם יש שלושה סוגי קולטני צבע: לאדום, לירוק ולכחול. האור הסגול, למרות שהוא מתפזר בעוצמה רבה, מגרה גם את הקולטנים לאדום ולא רק את אלו הרגישים לכחול, ולכן אנחנו תופסים אותו כגוון כחול עם תוספת אדמדמה עדינה. כך שכל פעם שאנחנו מביטים לשמיים ורואים אותם כחולים, אנחנו רואים עוד פלא קטן מתוך המערכת המדויקת שהקב"ה ברא, הן באוויר שמעלינו, והן בעין שבתוכנו שיודעת לתפוס את זה.
תגובות (12)
מאמר יפה, בשפה קולחת, אבל הרבה מושגים דורשים הסבר נוסף, כמו הרטט של הצבע, גם לא הבנתי אם לא ניתן לראות סגול כי זה נקלט כחול ואדום, איך אנחנו כן רואים את הצבע הסגול בשאר המקומות?
ברוך שחלק מחכמתו ליראיו