வானம் ஏன் நீலம், அந்தி ஏன் சிவப்பு? வீட்டிலேயே செய்து பார்க்கலாம்

குழந்தைகள் கேட்கும் மிகப் பழைய கேள்விகளில் இதுவும் ஒன்று. “கடல் நீலமாக இருப்பதால் வானம் நீலம்” என்று சிலர் சொல்வதுண்டு; அது தவறு. பதில், சூரிய ஒளிக்கும் நம் தலைக்கு மேலே இருக்கும் காற்றுக்கும் இடையே நடக்கும் ஒரு சின்ன விளையாட்டில் இருக்கிறது.

வெள்ளை ஒளிக்குள் ஏழு நிறங்கள்

கண்ணாடி முப்பட்டகத்தில் (prism) சூரிய ஒளியைச் செலுத்தினால் அது வானவில் நிறங்களாகப் பிரிவதைப் பள்ளியில் பார்த்திருப்போம். ஒளி அலைகளாகப் பயணிக்கிறது. ஒவ்வொரு நிறத்துக்கும் ஒரு அலைநீளம் உண்டு: சிவப்பு ஒளியின் அலைகள் நீளமானவை (சுமார் 700 நானோமீட்டர்), நீல ஒளியின் அலைகள் குட்டையானவை (சுமார் 450 நானோமீட்டர்). ஒரு நானோமீட்டர் என்பது ஒரு மீட்டரின் நூறு கோடியில் ஒரு பங்கு.

காற்று நீலத்தைச் சிதறடிக்கிறது

நம் வளிமண்டலம் பெரும்பாலும் நைட்ரஜன், ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகளால் ஆனது. இவை ஒளியின் அலைநீளத்தைவிட மிக மிகச் சிறியவை. இப்படிப்பட்ட சிறு துகள்களில் ஒளி மோதும்போது அது எல்லாத் திசைகளிலும் சிதறுகிறது. இதை 19-ஆம் நூற்றாண்டில் விளக்கிய பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் லார்ட் ரேலேயின் பெயரால் “ரேலே சிதறல்” (Rayleigh scattering) என்கிறோம்.

முக்கியமான விஷயம்: சிதறலின் அளவு, அலைநீளத்தின் நான்காம் அடுக்குக்கு எதிர் விகிதத்தில் இருக்கிறது (1/λ⁴). அதாவது அலைநீளம் பாதியானால் சிதறல் 16 மடங்கு! இந்தக் கணக்கின்படி, 450 நானோமீட்டர் நீல ஒளி, 700 நானோமீட்டர் சிவப்பு ஒளியைவிட ஏறத்தாழ 5 முதல் 6 மடங்கு அதிகமாகச் சிதறுகிறது. சிதறிய நீல ஒளி வானத்தின் எல்லாப் பக்கங்களிலிருந்தும் நம் கண்ணுக்கு வருவதால், சூரியன் இல்லாத திசையிலும் வானம் நீலமாகத் தெரிகிறது.

அந்தி வானம் ஏன் சிவக்கிறது?

நண்பகலில் சூரிய ஒளி வளிமண்டலத்தை நேராக, குறைந்த தூரத்தில் கடக்கிறது. காலையிலும் மாலையிலும் சூரியன் அடிவானத்துக்கு அருகில் இருக்கும்போது, ஒளி வளிமண்டலத்தில் மிக நீண்ட தூரம் சாய்வாகப் பயணிக்க வேண்டியிருக்கிறது. அந்த நீண்ட பயணத்தில் நீல ஒளி வழியிலேயே சிதறி விலகிவிடுகிறது. மிஞ்சும் மஞ்சள், ஆரஞ்சு, சிவப்பு ஒளிதான் நம் கண்ணை அடைகிறது. காற்றில் தூசு, புகை போன்ற துகள்கள் அதிகம் இருக்கும் நாட்களில் அந்தி இன்னும் அடர் சிவப்பாகத் தெரிவதும் இதனால்தான் என்று நாசா விளக்குகிறது.

அடிவானத்துக்கு அருகில் பகல் வானம் வெளிர் நிறமாகத் தெரிவதும் இதே காரணத்தால்: அங்கிருந்து வரும் ஒளி அதிகக் காற்றைக் கடந்து, பலமுறை சிதறி, நிறங்கள் மீண்டும் கலந்து வெண்மையாகிறது.

செய்து பாருங்கள்: டம்ளரில் ஒரு வானம்

தேவை: ஒரு கண்ணாடி டம்ளர் அல்லது தெளிவான பாட்டில், தண்ணீர், ஒரு டீஸ்பூன் பால், ஒரு டார்ச் (கைபேசி டார்ச்சும் போதும்), இருட்டான அறை.

1. தண்ணீர் நிரப்புங்கள். டம்ளரில் முக்கால் பங்கு தண்ணீர் ஊற்றுங்கள்.
2. சில சொட்டுப் பால். கால் டீஸ்பூன் அளவு பால் சேர்த்துக் கலக்குங்கள். தண்ணீர் லேசாக மங்கலாக இருந்தால் போதும்; அதிகம் வேண்டாம்.
3. பக்கவாட்டில் பாருங்கள். அறை விளக்கை அணைத்து, டார்ச்சை டம்ளரின் ஒரு பக்கத்திலிருந்து பாய்ச்சுங்கள். பக்கவாட்டிலிருந்து பார்த்தால் தண்ணீர் லேசான நீல நிறத்தில் தெரியும். இது “பகல் வானம்”.
4. எதிர்ப்பக்கம் பாருங்கள். டார்ச்சுக்கு நேர் எதிரே இருந்து டம்ளர் வழியாக ஒளியைப் பாருங்கள். அது மஞ்சள்–ஆரஞ்சாகத் தெரியும். இது “அந்தி வானம்”.
5. இன்னும் சில சொட்டு. பால் அளவைச் சிறிது கூட்டினால் ஆரஞ்சு அடர்கிறது: ஒளி கடக்கும் “வளிமண்டலம்” அதிகமானால் அதிக நீலம் சிதறுகிறது.

பாலில் உள்ள கொழுப்பு, புரதத் துகள்கள் இங்கே காற்று மூலக்கூறுகளின் வேலையைச் செய்கின்றன. இவை காற்று மூலக்கூறுகளைவிடப் பெரியவை என்பதால் விளைவு சரியாக அதே அல்ல; ஆனால் சிதறல் எப்படி நிறத்தைப் பிரிக்கிறது என்பதைக் கண்ணால் பார்க்க இது எளிய வழி.