למה השמיים כחולים" עוסק בהסבר פיזיקלי לתופעה הנראית לעין מדי יום, והיא צבעו הכחול של השמיים. מדובר בשאלה שמלווה את האנושות כבר דורות רבים, ורק במאות האחרונות הצליחה המדע למצוא את התשובה המדויקת לשאלה זו.

האור והאוויר:

כדי להבין מדוע השמיים כחולים, יש להתחיל בהבנה של האור. האור שאנחנו מקבלים מהשמש הוא למעשה תערובת של כל צבעי הקשת. כשאנחנו מסתכלים על האור הלבן של השמש, אנחנו בעצם רואים שילוב של צבעים שונים, כל אחד בעל אורך גל שונה.

האוויר שמקיף אותנו מורכב מחלקיקים זעירים של חנקן (כ-78%), חמצן (כ-21%), ומעט גזים אחרים. כשאור השמש פוגע באטמוספירה, חלקיקי הגז מפזרים את האור בדרכים שונות, וכאן מתרחשת תופעה שנקראת פיזור ריילי.

פיזור ריילי:

פיזור ריילי הוא המפתח להבנת צבע השמיים. הפיזור הזה מתרחש כשהאור עובר דרך חלקיקים שהם קטנים הרבה יותר מאורך הגל של האור. אורך הגל של האור הכחול (כ-450 ננומטר) קצר יחסית, ולכן הוא מתפזר בקלות רבה יותר מאשר אור באורך גל ארוך יותר כמו האור האדום (כ-700 ננומטר). כאשר אור השמש פוגע באטמוספירה, האור הכחול מתפזר לכל עבר הרבה יותר מאשר הצבעים האחרים, ולכן השמיים נראים לנו כחולים מכל כיוון.

השקיעה והשחר:

במהלך הזריחה והשקיעה, השמש נמצאת נמוך בשמיים, ולכן קרניה צריכות לעבור מרחק ארוך יותר באטמוספירה לפני שהן מגיעות לעינינו. במצב זה, רוב האור הכחול והסגול מתפזרים כל כך, שהם אינם מגיעים לעינינו, והאור שנשאר הוא יותר אדום וצהוב – לכן השקיעות והשחר נראים בגוונים חמימים יותר.

לסיכום:

השמיים נראים כחולים בזכות תופעת פיזור ריילי, שבה האור הכחול מתפזר בקלות רבה יותר באטמוספירה מאשר יתר הצבעים. תופעה זו משתנה בשעות שונות ביום בהתאם לזווית השמש ביחס לכדור הארץ ולכמות האור שהיא שולחת דרכה.