لماذا تظهر الشمس حمراء عند شروقها وغروبها؟

من أفضل الأشياء الجلوس ومشاهدة شروق الشمس في أثناء احتساء فنجان من القهوة أو قيادة السيارة عند الذهاب إلى العمل، فإذا كنت شخصاً ملاحظاً، فستلاحظ أنَّ الشمس تبدو حمراء عندما تشرق في الصباح، وتبدو بيضاء في الظهيرة، ولا بد أنَّك تساءلت عن سبب حدوث ذلك.

على مر السنين ظهرت نظريات مختلفة تحاول تفسير سبب ظهور الشمس باللون الأحمر في الصباح الباكر وبياضها في الظهيرة، لكن مع كل النظريات يبدو أنَّ هناك استنتاجاً واحداً تم قبوله بِوصفه سبباً لا جدال فيه في أنَّ الشمس المشرقة تظهر حمراء في الصباح، فما هو؟ تعالوا لنتعرف معاً.

نحن نعيش في عالم مليء بالعديد من الأشياء غير القابلة للتفسير، وتوجد عدة أشياء لم يتمكن الإنسان من تقديم تفسيرات لها، لذلك ليس لدينا خيار سوى التساؤل عما هي عليه، وسنظل نعيش حياتنا بينما نستمتع بأسرار كوننا.

لماذا تظهر الشمس المشرقة باللون الأحمر؟

الألوان من الأشياء التي تجعل كوكبنا جميلاً، فالنباتات الخضراء والسماء الزرقاء والشمس الحمراء وقوس قزح من بين أشياء أخرى، وتوجد تفسيرات لسبب وجود هذه الألوان، ولكنَّنا سننظر على وجه التحديد في سبب ظهور الشمس باللون الأحمر عند شروقها.

تنتقل أشعة الضوء القادمة من الشمس لمسافة أطول في الغلاف الجوي للأرض في أثناء شروقها، لذلك فإنَّ أشعتها متناثرة أكثر مما هي عليه في الأوقات الأخرى من اليوم، ومع ذلك فإنَّ الضوء الأقل تناثراً هو اللون الأحمر؛ وذلك لأنَّه يقطع أطول مسافة وله أطول طول موجي (المسافة بين جزء من موجة الضوء والجزء المتتالي).

جميع أشعة الضوء الأخرى في الطيف المرئي أكثر تشتتاً؛ وذلك لأنَّها ذات أطوال موجية أقصر وتنتقل لمسافات قصيرة، لذلك هذا هو سبب ظهور الشمس باللون الأحمر في أثناء شروق الشمس، وثمة طريقة أخرى لتفسير ذلك، ففي أثناء شروق الشمس في الصباح الباكر عادةً ما تكون الشمس قريبةً من الأفق؛ ونتيجةً لموقع الشمس يجب أن يسافر ضوؤها مسافةً طويلةً عبر الغلاف الجوي للوصول إلينا.

نظراً للمسافة الطويلة التي يجب على ضوء الشمس قطعها؛ فإنَّ معظم الضوء الأزرق يتناثر؛ وذلك لأنَّ طوله الموجي قصير، فالضوء الأحمر له طول موجي أطول ويسافر أكثر، لذلك في أثناء ضوء الشمس يتكون الضوء الذي يصل إلى أعيننا بشكل أساسي من اللون الأحمر، وتظهر الشمس والسماء حول الشمس باللون الأحمر في الصباح الباكر.

سوف نرى سبب تشتت ضوء الشمس عند السفر عبر الغلاف الجوي للأرض، فيوجد الكثير من جزيئات الغاز في الغلاف الجوي للأرض مثل الأوكسجين والنيتروجين وثنائي أوكسيد الكربون، وقبل وصول ضوء الشمس إلى الأرض يجب أن يمر عبر هذه الجزيئات؛ إذ تمتص الجزيئات الضوء بأطوال موجية مختلفة، كما تمتص الأضواء ذات الأطوال الموجية الأقصر تماماً؛ ونتيجةً لتناثر الضوء الأزرق، تبدو السماء زرقاء خلال النهار.

الطول الموجي لطيف الضوء:

الآن سيكون لديك فضول لمعرفة الأطوال الموجية المختلفة للألوان المختلفة في طيف الضوء، فتحقق من الجدول؛ إذ نذكر الطول الموجي والتردد لجميع الألوان في (VIBGYOR):

لماذا لا يظهر اللون الأحمر إلا في أثناء شروق الشمس وغروبها؟

إذا كنت قد انتبهت جيداً إلى شروق الشمس وغروبها، فستلاحظ أنَّ الشمس تبدو حمراء في كلتا الحالتين، ولكنَّ الشمس أكثر احمراراً عند الغروب منها عند الشروق، فإذا لم تكن قد لاحظت ذلك، يجب أن تأخذ بعض الوقت لمشاهدة شروق الشمس وغروبها.

ذكرنا آنفاً أنَّ ضوء الشمس يجب أن ينتقل عبر الغلاف الجوي للأرض؛ إذ يتشتت قبل أن يصل إلينا، ومن الهام ملاحظة أنَّ وجود ألوان أخرى، بما في ذلك الأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي، لكن غالباً ما يتم الحديث عن اللونين الأحمر والأزرق؛ وذلك لأنَّهما يمتلكان أطول وأقصر طول موجي على التوالي.

يسافر ضوء الشمس لأطول فترة عبر الغلاف الجوي للأرض عند شروق الشمس وغروبها بسبب الهندسة الكروية للأرض؛ عند شروق الشمس عندما تكون في الأفق، وغروبها عندما تكون في أوجها، فعندما تكون الشمس في أي من هذه المواضع، يكون ثمة احتمال أكبر أن تكون الأضواء ذات الأطوال الموجية القصيرة أكثر تشتتاً.

شيء آخر هام يجب معرفته هو أنَّ التشتت يتعلق بكمية وحجم جزيئات التشتت، ففي الليل يكون الجو بارداً؛ لذا فإنَّ جزيئات الغبار والجسيمات الجوية تستقر بحلول الصباح، ولكنَّها تتشتت بحلول المساء، كما أنَّ دوران الأرض يؤثر في لون الشمس عند شروقها وغروبها، فالأرض تدور من الغرب إلى الشرق؛ أي نتحرك نحو الشمس شرقاً صباحاً ونبتعد عنها مساءً غرباً، وهناك جو أقل للضوء الذي يسافر خلاله عند شروق الشمس منه عند غروب الشمس.

يؤدي معامل الانكسار للموشور دوراً هاماً هنا؛ إذ إنَّه قياس انحناء الضوء عندما يمر عبر وسط معين، لذلك عندما يكون الضوء الذي يحتوي على أقصى معامل انكسار للموشور هو آخر ضوء يكون مرئياً، ويكون اللون الأحمر صاحب الحد الأدنى من معامل الانكسار؛ لذا نراه أولاً.

يمكنك أيضاً تجربة ذلك باستخدام الموشور ومصدر للضوء؛ فضع موشوراً على سطح وقم بتمرير مصدر ضوء من أحد طرفي الموشور، وستشتمل أشعة الضوء التي تخرج من الجانب الآخر على كل الضوء، وستكون الأشعة السائدة أكثر وضوحاً، فإنَّه علم بسيط قد لا يعرفه الكثير من الناس، لكن مع التفسير الصحيح المصحوب ببعض التجارب يمكن توضيح الأمور.

لماذا تبدو الشمس بيضاء عند الظهيرة؟

تبدو الشمس بيضاء في الظهيرة؛ وذلك لأنَّها في ذلك الوقت من اليوم تكون في السماء، وعندما تكون في هذا الوضع يكون هناك قدر أقل من الهواء يمر من خلاله ضوء الشمس، وتذكَّر قلنا إنَّ تشتت ضوء الشمس يعتمد على كمية وحجم جزيئات التشتت (الجوية والغبار)، فعند الظهيرة تنخفض الجزيئات الموجودة في الهواء بحيث لا يتشتت الضوء المتدفق عبر الغلاف الجوي بقدر ما هو عند شروق الشمس أو غروبها، لذلك نرى الضوء كما هو.

في الواقع ضوء الشمس أبيض، ولكنَّ الغيوم تعمل بصفتها موشوراتٍ تقسم الضوء الأبيض إلى جميع ألوان قوس قزح (الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي)، فلا توجد مثل هذه الجسيمات في الهواء وقت الظهيرة، وهذا يجعل تشتت الضوء أقل إلى لا شيء، ومع وجود هواء أقل للسفر وتشتت أقل، يتم الجمع بين كل أشعة الضوء لتكوين ضوء أبيض.

لذلك، عندما تكون الشمس في السماء يسافر ضوؤها مسافةً قصيرةً عبر الغلاف الجوي مع جزيئات قليلة لتشتت أشعتها؛ لذا فإنَّ ضوء الشمس يحتوي على جميع الألوان بالنسب الصحيحة، لذلك تبدو بيضاء عند الظهيرة، ومع وجود مسافة قصيرة لسير ضوء الشمس، يتم تقليل تشتت الضوء؛ لهذا السبب عندما تنظر إلى شمس الظهيرة تبدو أنَّها بيضاء، وعندما تتحرك تدريجياً إلى الأفق، فإنَّ وجود الغبار والجسيمات المعلَّقة سيزيد من تشتت الضوء، وهذا يؤدي إلى اللون الأحمر للشمس في أثناء غروبها وشروقها.

لماذا تختفي الشمس في الليل؟

بالنظر إلى الأجرام السماوية (الشمس والقمر والنجوم) من الأرض، يبدو أنَّها تتحرك والأرض في وضع ثابت، لكن في الواقع الأجرام السماوية في وضع ثابت والأرض تدور حولها؛ لذا إذا كنت تتساءل لماذا تختفي الشمس في الليل وأين تذهب، فسنجيبك حالاً.

ما هو السبب بالضبط؟ وأين تذهب الشمس ليلاً؟ وكيف تظهر في صباح اليوم التالي؟

لا تختفي الشمس في الليل، ولا تظهر في ظروف غامضة في أثناء النهار، فالشمس هي مركز الكون (نظامنا الشمسي)، وجميع الكواكب تدور حولها، وما يجعلها تبدو وكأنَّ الشمس تختفي في الليل هو دوران الأرض؛ إذ تتعرض أجزاء مختلفة لأشعة الشمس حين تدور الأرض حولها، ونحن نعلم أنَّ الشمس في وضع ثابت لا تتحرك من مكانها، وأرضنا هي التي تدور حولها لمدة 365 يوماً، وفي نفس الوقت، تدور الأرض حول محورها لمدة 24 ساعةً أو نحو ذلك بشكل مستمر.

يبدو أنَّ الشمس تدور لأنَّ أرضنا لا تدور حولها فحسب؛ بل تدور أيضاً حول محورها، لذلك لن تتلقى جميع أجزاء الأرض ضوء الشمس في نفس الوقت، فعندما تكمل الأرض نصف دورانها، يستقبل أحد الجانبين ضوء الشمس ويكون الجانب الآخر مظلماً.

ستشرق الشمس دائماً، لكن من المستحيل أن توفر ضوءها لجميع أجزاء كوكبنا في نفس الوقت، ولإثبات ذلك يمكنك محاولة تسليط مصباح يدوي على كرة، وسترى أنَّ الضوء سوف يضيء فقط على جزء الكرة الذي يواجه المصباح اليدوي، وهذا هو نفس المبدأ مع الأرض والشمس، فعندما تدور الأرض، فإنَّ الجزء من الأرض الذي يواجه الشمس يمر بالنهار، وبالنسبة إلى الأجزاء الأخرى يكون الليل، لذلك لا تختفي الشمس في الليل، ولا تشرق إلا في أجزاء أخرى من الأرض.

في الختام:

كوننا مليء بالغموض والأسرار التي لم يتم اكتشافها بعد؛ إذ يبحث العلماء وعلماء الفلك باستمرار عبر الكون من أجل العثور على أسرار جديدة يمكن أن تكشف المزيد عن المكان الذي نعيش فيه، فما ذُكر آنفاً هو بعض الأمور المتعلقة بعلاقة الشمس بالأرض وفي كيفية ظهورها في السماء، فإذا كنت مهتماً أكثر بالتعرف إليها، يجب أن تستمر في إثارة فضولك؛ إذ يوجد محيط من المعلومات والمعرفة التي يمكنك اكتسابها اليوم فيما يتعلق بكوننا والأجرام السماوية.