เชื่อว่าหลายครั้งที่เรามองขึ้นบนท้องฟ้าก็เกิดเป็นคำถามที่สมัยเด็ก ๆ คงต้องเคยถามคุณครู หรือผู้ใหญ่อย่างแน่นอนว่า “ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า” และ “ทำไมท้องฟ้าถึงสามารถเปลี่ยนสีได้” เป็นคำถามที่ชวนสงสัยมาตั้งแต่เด็ก วันนี้เราจะพามาหาคำตอบว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าและทำไมท้องฟ้าถึงเปลี่ยนสีได้
ท้องฟ้าทำไมถึงต้องเป็นสีฟ้า?
เหตุที่ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าได้นั้น เกิดจากการกระเจิงแสงของโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของโลก เมื่อแสงขาวจากแสงแดดผ่านเข้ามาในชั้นบรรยากาศของโลกกระทบกับโมเลกุลแก๊ส และเกิดการกระเจิงแสงของโลเมกุล
ลำแสงจากดวงอาทิตย์ผ่านบรรยากาศเข้ามาตรงกับศีรษะ หรือเกือบจะตรงศีรษะ แสงที่เคยเป็นสีขาวก็จะแยกออกด้วยการกระเจิง กลายเป็นมีสีฟ้ามากกว่าสีอื่น ๆ เพราะว่าโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศกระเจิงแสงสีฟ้าได้ดีกว่า โดยเฉพาะโมเลกุลของก๊าซออกซิเจน และไนโตรเจน จะกระเจิงแสงสีฟ้าได้ดีกว่าแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นมากกว่าสีฟ้า ทำให้แสงที่มีความยาวของคลื่นสั้นกว่าสามารถกระเจิง (Scattering) ได้ดีในชั้นบรรยากาศ
สีที่มีความยาวของคลื่นสั้นก็ยิ่งสามารถกระเจิงแสงได้ดี และแสงสีฟ้าสามารถกระเจิงได้มากถึง 10 เท่าของสีแดง จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า
ความแตกต่างท้องฟ้าในแต่ละช่วงเวลา
ในความเป็นจริงแล้ว ถ้าเราลองสังเกตมองท้องฟ้าในช่วงเช้า ช่วงกลางวัน และช่วงเย็น สีของท้องฟ้านั้นจะไม่เหมือนกันเลย เพราะในช่วงเช้า และช่วงเย็นท้องฟ้ามักจะเป็นสีส้ม แต่ในช่วงกลางวันท้องฟ้าจะเป็นสีฟ้าและมีก้อนเมฆสีขาวลอยอยู่บ้าง แต่สงสัยกันไหมว่าทำไมในแต่ละช่วงเวลาท้องฟ้าถึงไม่ใช่สีเดียวกันตลอด
ท้องฟ้าช่วงตอนกลางวันทำไมถึงสีฟ้า
ช่วงเวลากลางวันแสงจากดวงอาทิตย์ทำมุมชันกับพื้นโลก จึงทำให้ต้องผ่านสิ่งกีดขวางที่อยู่ในชั้นบรรยากาศน้อย นอกจากนี้แสงยังเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศเป็นระยะทางที่สั้นกว่าในตอนเช้า และในตอนเย็นเนื่องจากมุมตกกระทบของรังสีจากดวงอาทิตย์ที่ทำกับผิวโลกโดยแสงสีม่วง คราม และน้ำเงิน มีความยาวคลื่นน้อยกว่าขนาดโมเลกุลของอากาศจึงทำให้แสงเกิดการกระเจิงไปในท้องฟ้าทุกทิศทาง
เราจึงสามารถมองเห็นท้องฟ้าในช่วงเวลากลางวันเป็นสีฟ้า ส่วนการที่เรามองเห็นดวงอาทิตย์มีสีขาวในตอนกลางวันเป็นเพราะบริเวณนั้นมีความเข้มของแสงทุกสีรวมกันสูงมาก อย่างไรก็ตามแสงสีม่วงสามารถกระเจิงได้ดีกว่าแสงสีฟ้าถึง 16 เท่า แต่เรตินาของแต่ละคนมีประสาทรับแสงที่ไวต่อแสงสีฟ้ามากกว่าสีม่วง จึงทำให้เราไม่ค่อยมองเห็นสีม่วงแต่จะเห็นสีฟ้าได้มากกว่าในเวลากลางวัน
ท้องฟ้าช่วงตอนเช้าและเย็นทำไมถึงสีส้ม
ในช่วงเช้าและเย็น แสงจากดวงอาทิตย์ทำมุมลาดกับพื้นโลกทำให้ต้องผ่านสิ่งกีดขวางที่อยู่ในชั้นบรรยากาศ ซึ่งนอกจากนี้แสงยังสามารถเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศเป็นระยะทางที่ยาวกว่าตอนกลางวัน โดยแสงสีม่วง คราม และน้ำเงิน มีความยาวคลื่นน้อยกว่าขนาดโมเลกุลของอากาศทำให้แสงเกิดการกระเจิงไปในท้องฟ้าทุกทิศทาง แต่กระเจิงในชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงกว่าตอนกลางวัน
ส่วนแสงสีเหลือง ส้ม และแดง มีความยาวคลื่นมากกว่าขนาดโมเลกุลของอากาศ แสงจึงสามารถเคลื่อนที่ผ่านโมเลกุลของอากาศมาได้ เราจึงสามารถมองเห็นท้องฟ้าเป็นสีส้มเฉพาะท้องฟ้าทางทิศตะวันตกในตอนเย็น
สรุปแล้วเมื่อเราลองนำสีของท้องฟ้าทั้งตอนเช้าและตอนเย็นมาเทียบกัน ก็จะมองเห็นได้ว่าท้องฟ้าในตอนเย็นจะเป็นสีส้มไปจนถึงสีแดงมากกว่าในตอนเช้า เนื่องจากอุณหภูมิสูงมากในช่วงบ่ายจึงทำให้ฝุ่นละอองในอากาศเกิดการยกตัวมากขึ้นในตอนเช้า ดังนั้น ตอนเย็นแสงจึงสามารถกระเจิงได้มากกว่าตอนเช้า และก่อนตอนเช้าอุณหภูมิต่ำที่สุดทำให้ฝุ่นละอองยกตัวสูงไม่ได้แล้วได้ถูกชะล้างด้วยน้ำค้าง แสงสีแดงในตอนเช้าจึงมีการกระเจิงได้น้อยกว่าตอนเย็น
อ่านข่าวที่เกี่ยวข้อง
- อ.เจษฎา เผย “แสงประหลาด” บนท้องฟ้า แท้จริงไม่ใช่ซานต้า หรือมนุษย์ต่างดาว
- ฟ้าผ่าอินเดีย สังเวยแล้ว 24 ศพ ท้องฟ้าวิปริตหนัก
