Γράφει: Κώστας Παπαχρήστου
Για τους ζωγράφους, τους ποιητές, τους φωτογράφους και, γενικά, τους κάθε είδους καλλιτέχνες, ένα ηλιοβασίλεμα είναι πάντα μία πηγή έμπνευσης. Εκείνο το εντυπωσιακό κοκκινωπό χρώμα στα βάθη του ορίζοντα προκαλεί ανάμικτα συναισθήματα στον θεατή. Μελαγχολία για ακόμα μία μέρα που φεύγει, μαζί με προσδοκία για μια νέα, καλύτερη ανατολή...
Όμως, όσο όμορφο κι αν είναι το χρώμα του ουρανού (γαλάζιο τη μέρα, κοκκινωπό το σούρουπο) δεν παύει να αποτελεί φαινόμενο που ερμηνεύεται με βάση τους φυσικούς νόμους. Στην περίπτωσή μας, τους νόμους του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού, και ειδικά εκείνους που αφορούν την απορρόφηση και επανεκπομπή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Ας αφήσουμε, λοιπόν, προσωρινά στην άκρη το αισθητικό στοιχείο και ας εξετάσουμε το χρώμα του ουρανού καθαρά ως φυσικό φαινόμενο. Πριν απ' όλα, όμως, θα πρέπει να πούμε λίγα λόγια για τη σκέδαση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας...
Όταν ένα ηλεκτρομαγνητικό (Η/Μ) κύμα κυκλικής συχνότητας ω διέρχεται από το εσωτερικό ενός υλικού μέσου, το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος αλληλεπιδρά με τα ηλεκτρόνια των ατόμων (ή μορίων) του μέσου, θέτοντάς τα σε εξαναγκασμένη ταλάντωση με συχνότητα ίση με αυτήν του Η/Μ κύματος. Όταν ένα ηλεκτρόνιο ενός (ηλεκτρικά ουδέτερου) ατόμου εκτελεί αρμονική ταλάντωση συχνότητας ω, το άτομο στο σύνολό του συμπεριφέρεται σαν παλλόμενο ηλεκτρικό δίπολο που ταλαντώνεται με τη συχνότητα αυτή. Ένα τέτοιο δίπολο εκπέμπει, με τη σειρά του, Η/Μ ακτινοβολία συχνότητας ω, ίσης με τη συχνότητα του Η/Μ κύματος που προσέπεσε αρχικά στο υλικό μέσο. Με μία σημαντική διαφορά: Ενώ το αρχικό Η/Μ κύμα είχε καθορισμένη κατεύθυνση, η δευτερογενής Η/Μ ακτινοβολία από τα άτομα του υλικού εκπέμπεται άτακτα σε τυχαίες κατευθύνσεις και δεν επιστρέφει ποτέ στο αρχικό κύμα από το οποίο προήλθε. Η διαδικασία αυτή καλείται σκέδαση της Η/Μ ακτινοβολίας και έχει σαν αποτέλεσμα την ελάττωση του ενεργειακού περιεχομένου του προσπίπτοντος Η/Μ κύματος (δηλαδή, την μερική απορρόφηση του κύματος από το υλικό μέσο).
Στο φαινόμενο της σκέδασης της Η/Μ ακτινοβολίας οφείλεται το παρατηρούμενο χρώμα του ουρανού. Η ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στα άτομα της ατμόσφαιρας της Γης καλύπτει μία ευρεία περιοχή συχνοτήτων (λευκό φως), αλλά η ενέργεια που απορροφάται και επανεκπέμπεται (σκεδάζεται) από τα ατμοσφαιρικά άτομα αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο μέρος της στις υψηλότερες συχνότητες. Έτσι, η σκέδαση είναι εντονότερη στο μπλε απ’ ό,τι στο κόκκινο. Όταν, λοιπόν, κοιτάζουμε τον ουρανό την ημέρα, αυτό που παρατηρούμε είναι το σκεδαζόμενο μπλε φως, εκτός αν κοιτάξουμε απευθείας στον Ήλιο οπότε βλέπουμε το κιτρινωπό χρώμα του (ό,τι απομένει από το λευκό μετά την αφαίρεση ενός σχετικά μικρού μέρους από το μπλε). Από την άλλη μεριά, το ξημέρωμα και το σούρουπο οι ακτίνες του Ήλιου μάς έρχονται από τα βάθη του ορίζοντα και διατρέχουν πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις μέχρι να φτάσουν σε εμάς. Έτσι, μεγάλο μέρος από την μπλε συνιστώσα του ηλιακού φωτός έχει ήδη αφαιρεθεί λόγω σκέδασης στην ατμόσφαιρα, ενώ η κόκκινη συνιστώσα φτάνει σε εμάς χωρίς να έχει υποστεί μεγάλες απώλειες λόγω σκέδασης. Αυτό εξηγεί γιατί ο Ήλιος μάς φαίνεται κοκκινωπός τις ώρες εκείνες.
Για αναλυτικότερη συζήτηση πάνω στην Η/Μ ακτινοβολία, δείτε τις σελ. 181-189 του παρακάτω βιβλίου:
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου