आकाश निळे का दिसते ?

आकाश निळे का दिसते, हे जाणून घेण्याअगोदर काही महत्वपूर्ण भौतिक संकल्पना आपण समजावून घेऊयात.

॑अभिसारण

(सामान्यतः सुर्यापासून निघणारे) श्वेत (पांढरे) प्रकाशकिरणे जेव्हा पृथ्वीच्या वातावरणातील अतिसुक्ष्म अणुंवर पडतात (ज्यामध्ये नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन या वायूंच्या अणुंचे प्रमाण सर्वाधिक असते.), तेव्हा ते आकाशात सर्व दिशांमध्ये विखुरले जातात, या विखुरल्या जाण्याच्या संकल्पनेला प्रकाशाचे अभिसारण असे म्हणतात.

॑

रेलिघचा अभिसारण नियम

अभिसारीत झालेल्या प्रकाशाची तीव्रता (I) ही वातावरणातील अतिसुक्ष्म अणुंवर पडलेल्या प्रकाशाच्या तरंग  लांबीच्या (λ) ४ थ्या घातांकाशी व्यस्त प्रमाणात असते.

I ∝ १ / λ४

॑

या नियमाच्या आधारे,

» प्रकाशाची तरंग लांबी जेवढी जास्त असेल तेवढे प्रकाशाचे विखुरण (अभिसारण) कमी असते.

उदा. लाल रंगाची तरंग लांबी जास्त असल्याने तो कमी अभिसारीत होतो तर निळा रंग तरंग लांबी तुलनेने लहान असल्यामुळे अधिक प्रमाणात विखुरल्या जातो.

» ज्या सुक्ष्म-अणुंवर प्रकाश पडतो, त्यांचा आकार जर प्रकाशाच्या तरंग लांबीपेक्षाही खूप लहान असेल, तर प्रकाशाचे सर्व दिशांत अभिसारण होते.

» अभिसारण झाल्यानंतर प्रकाशाच्या तरंग लांबीमध्ये कसलाही बदल होत नाही.

॑

अभिसारणाची उदाहरणे:

» आकाश निळे दिसते.

» सुर्योदय आणि सुर्यास्ताच्या वेळी सुर्य तांबडा दिसतो.

» ढग पांढरे अथवा करड्या रंगाचे दिसतात.

» धोक्याच्या सुचना देणारे संदेश / संकेत / खुणा लाल रंगाने दर्शविले जातात.

॑

सामान्यतः आकाश निळे का दिसते?

» जेव्हा सुर्यापासून उत्सर्जित झालेला श्वेत प्रकाश पृथ्वीच्या वातावरणात दाखल होतो, तेव्हा वातावरणातील नायट्रोजन, ऑक्सिजन सारख्या तत्सम वायूंच्या अतिसुक्ष्म अणुंद्वारे (ज्यांचा आकार प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा खूप कमी असतो), पाण्याचे बाष्प-कण, शिवाय अल्प प्रमाणात असलेले इतर वायू व हवेमधील अत्यल्प प्रमाणात असलेले सुक्ष्म कण जसे की धूळ, राख, परागकण, क्षार इत्यादींद्वारे त्या प्रकाशाचे अभिसारण होते. ही अभिसारणाची प्रक्रिया वर सांगितलेल्या रेलिघच्या नियमानुसार होते. अभिसारीत झालेला प्रकाश नंतर पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर दाखल होतो.

» श्वेत रंग म्हणजेच इंद्रधनुष्यातील सात रंगांचे मिश्रण होय. हे सात रंग — जांभळा, पारवा, निळा, हिरवा, पिवळा, नारंगी,लाल(तांबडा) होय. प्रकाश हा एका तरंग किंवा लहरीच्या स्वरूपात असतो व त्यातील प्रत्येक रंगाला ठराविक तरंग लांबी (λ) असते. प्रकाशातील या सातही रंगांची त्यांच्या तरंग लांबींनुसार जागा ठरते. म्हणजेच, जांभळा, पारवा, निळा यांच्या लहरींची लांबी लाल, नारंगी, पिवळा यांच्या लहरींच्या लांबीच्या तुलनेने कमी असते. उदा. जांभळ्या रंगाची तरंग लांबी ४०० नॅनोमीटर इतकी आहे तर लाल रंगाची ६५० नॅनोमीटर एवढी आहे.

» समजा, λb आणि λr या निळ्या व लाल रंगाच्या अनुक्रमे तरंग लांबी आहेत, तसेच Ibआणि Ir या λb आणि λr या तरंग लांबींना अनुसरुन अभिसारीत प्रकाशाच्या अनुक्रमे तीव्रता आहेत. आता, रेलिघच्या नियमानुसार,

Ib ∝ १ / λb४ आणि Ir ∝ १ / λr४

॑

म्हणून,

( Ib / Ir ) = ( λr / λb )४

॑

पण, लाल रंगाची तरंग लांबी ही निळ्या रंगाच्या तरंग लांबी पेक्षा दुप्पट (अंदाजे) असते.

म्हणजेच, λr = २ λb

म्हणून,

( Ib / Ir ) = (२)४ = १६

॑

म्हणजेच,

Ib = १६ Ir

॑

» याअर्थी, अभिसारण पावलेल्या निळ्या रंगाची तीव्रता लाल रंगाच्या तुलनेने १६ पटीने अधिक असते. म्हणजेच, सामान्यतः (ज्या दिवशी, सर्वत्र ऊन पडलेले असते) निळाच रंग आकाशात सर्वाधिक प्रमाणात सर्वत्र विखुरलेला असतो, ज्यामुळे आकाश निळे दिसते.

॒

» जर वातावरणातील धुलिकणांचा आकार प्रकाशाच्या तरंग लांबीपेक्षा अधिक असला तर अभिसारण पावलेल्या प्रकाशाचा रंग उदासीन असू शकतो. (म्हणजेच, पांढरा किंवा करडा). हीच बाब ढगांमध्ये दिसून येते, जे पाण्याच्या बाष्प-कणांनी बनलेले असतात, त्यामुळेच प्रकाशाचे अभिसारण झाल्यामुळे ढग पांढरे किंवा करडे दिसते.

» पृथ्वीवर सतत होत असलेल्या सक्रिय ज्वालामुखींच्या उद्रेकांमुळे त्या-त्या प्रांतांमध्ये आकाशातील रंगामध्ये बराच काळ काही प्रमाणात बदल जाणवतात. उद्रेकाच्या वेळी शेकडो टन राख ज्वालामुखीच्या मुखातून हवेत उत्सर्जित झाल्यानेअभिसारणाच्या प्रक्रियेमुळे हे बदल काही काळ अनुभवायला मिळतात.

» विकिंग लँडर्स ने पाठवलेल्या छायाचित्रांवरुन मंगळावरुन दिसणारे आकाश हे गुलाबी रंगाचे आहे असे दिसते, त्याचे कारण म्हणजे तेथील धुलिकण…

» वरील संकल्पनेला एक अपवाद असू शकतो. ग्रहावरील ढगांमुळे ग्रहाचा रंग विलग असू शकतो. संशोधकांच्या मते,  गुरू ग्रहावरील वातावरणात सल्फर, फॉस्फरस सारख्या असंख्य रसायनांचे ढगे असल्यामुळे तेथील आकाश सतत विविधरंगी राहत असावे.

॑

सुर्योदय आणि सुर्यास्ताच्या वेळी सुर्य तांबडट का दिसतो?

» सुर्योदय आणि सुर्यास्ताच्या वेळी सुर्यापासून प्रकाश खुप लांब पल्ल्याचा प्रवास करुन पृथ्वीच्या वातावरणात दाखल होतो. खुप लांब अंतर कापत प्रवास केल्यामुळे आणि वाटेत अवकाशातील कचरा, पृथ्वीच्या वातावरणातील धुलिकण, इत्यादी गोष्टींमुळेरेलिघच्या नियमानुसार त्याचे अभिसारण होते. त्यामुळे लाल रंग वगळता, इतर सर्व रंग अवकाशात चौफेर विखुरले जातात. परिणामी, पाहणार्‍याला सुर्योदय आणि सुर्यास्ताच्या वेळी सुर्य तांबडा-नारंगी रंगाचे मिश्रण असलेल्या रंगाचा दिसतो.

॑

लेखात वापरल्या गेलेल्या भौतिक संज्ञा:

• Scattering – अभिसारण, प्रकाशाचे विखुरणे (जेव्हा प्रकाशकिरणे एखाद्या पृष्ठभागावर आदळतात त्यावेळी घडणारी प्रकिया)
• Molecule – अणु, कण
• Incidence – एखाद्या पृष्ठभागावर आदळणे, पडणे
• Radiation – उत्सर्जन, विकीरण
• Intensity – तीव्रता, प्रखरता
• Wavelength – तरंग लांबी, लहरीची लांबी

॑