لماذا السماء زرقاء؟
في حديقة غولدن غيت في سان فرانسيسكو، بسطت لينا ووالداها بطانية نزهة على العشب. وضعت والدتها جرة صغيرة على البطانية. وقالت بابتسامة: "كوني حذرة مع هذا العسل يا حبيبتي". "هل تعلمين أن علماء الآثار عثروا على عسل عمره ثلاثة آلاف عام في المقابر المصرية، وكان لا يزال صالحاً للأكل؟" نظرت لينا من الجرة، متجاوزة أشجار السرو، إلى السماء الزرقاء الشاسعة والساطعة. "واو! ولكن يا أمي... لماذا السماء زرقاء جداً؟"
"هذا سؤال رائع!" قال والدها، وهو يلتقط زجاجة رذاذ صغيرة من الماء. رش الرذاذ في شعاع الشمس، مما أحدث قوس قزح صغيرًا متلألئًا. "ضوء الشمس يبدو أبيض، لكنه في الحقيقة يتكون من كل هذه الألوان، مثل قوس قزح يختبئ على مرأى من الجميع. للحصول على سماء زرقاء، يجب أن يفعل الهواء شيئًا مميزًا بهذا الضوء - وهذا ما يسمى التشتت."
لم يُكتشف سر هذا التشتت في حديقة، بل قبل أكثر من مئة وخمسين عامًا في شوارع لندن الضبابية المضاءة بالغاز. في ذلك الوقت، كان لون السماء أحد أعظم الألغاز العلمية. كانت لدى الناس أفكار حول الأبخرة المتوهجة أو الانعكاسات من البحر، لكن لم يتمكن أحد من إثبات كيفية عمل ذلك. كان العالم ينتظر عالمًا يحب التجريب بالضوء.
كان ذلك العالم أيرلندياً اسمه جون تيندال، وهو فيزيائي لامع ومتحدث عام مذهل في المؤسسة الملكية بلندن. كان متسلق جبال شغوفاً أحب دراسة الأنهار الجليدية، لكن لغز لون السماء كان يفتنه أكثر من أي شيء آخر. لم يكن يريد فقط معرفة الإجابة؛ بل أراد أن يكون قادراً على إظهارها للجميع. كان يؤمن بأن العلم قصة تخص العالم.
أمضى جون تيندال ساعات لا تحصى في مختبره، محاولاً محاكاة السماء في صندوق. يذكرني هذا بما قاله العالم العظيم ألبرت أينشتاين: "الشيء المهم هو ألا تتوقف عن التساؤل. للفضول أسبابه الخاصة للوجود". كان تيندال مليئًا بهذا الفضول، يرسم تصاميم للتجارب في دفتر ملاحظاته، مقتنعًا بأنه يستطيع التقاط قطعة من السماء.
أخيرًا، في عام ألف وثمانمئة وتسعة وستين، وجد الإجابة! ملأ خزانًا زجاجيًا بالماء وخلط فيه بضع قطرات من الحليب، مما أدى إلى تكوين جزيئات صغيرة معلقة في السائل، تمامًا مثل الغبار والجزيئات في غلافنا الجوي. عندما سلط ضوءًا أبيض ساطعًا عبر الخزان، حدث شيء مدهش. من الجانب، توهج شعاع الضوء داخل الماء بلون أزرق لامع!
أثبت تيندال ذلك: الجزيئات الدقيقة كانت تبعثر موجات الضوء الأزرق إلى الجانبين، بينما تمر الموجات الحمراء والصفراء الأطول مباشرة. عالم آخر، اللورد رايلي، قام لاحقًا بالعمليات الحسابية ليثبت أن الضوء الأزرق يتشتت بشكل أفضل. هذا الاكتشاف لا يفسر السماء الزرقاء فحسب، بل يفسر أيضًا سبب كون غروب الشمس أحمر - أنت ترى الضوء المتبقي الذي لم يتشتت! الأمر كله يتعلق بطاقة الضوء، وبالحديث عن الطاقة، هل تعلم أن صاعقة البرق أكثر سخونة بخمس مرات من سطح الشمس؟
بالعودة إلى المنتزه، قفزت لينا على قدميها، وعيناها تتلألآن بالفهم. صرخت لوالديها قائلة: "لقد فهمت الآن! الهواء مثل الماء في خزان جون تيندال! هل تتذكران ألوان قوس قزح في ضوء الشمس؟ جزيئات الهواء تمسك الأجزاء الزرقاء القصيرة من ذلك الضوء وتلقيها في كل مكان، لذلك نرى اللون الأزرق في كل مكان!"
"بالضبط!" قال والدها. "ولهذا السبب أيضًا تبدو الجبال البعيدة أحيانًا ضبابية وزرقاء - أنت ترى كل الضوء الأزرق المتناثر بينك وبين الجبل." أضافت والدتها: "إنه مرتبط حتى بالسبب الذي يجعل بعض الناس لديهم عيون زرقاء. إنه ليس صبغة زرقاء، بل ألياف دقيقة في القزحية تبعثر الضوء، تمامًا مثل السماء!"
أومأت لينا برأسها، وأغلقت دفتر ملاحظاتها بتنهيدة سعيدة. "إذن، السماء زرقاء لأن الغلاف الجوي للأرض يبعثر الضوء الأزرق بشكل أفضل من أي لون آخر." ومع بدء الشمس في الغوص أكثر، صابغة حواف السماء بالبرتقالي والوردي، ابتسم والدها. قال وهو ينظر نحو غروب الشمس: "هذا صحيح. ولكن إذا كان هواءنا جيدًا جدًا في بعثرة الضوء الأزرق... فلماذا تكون ألوان الغروب حمراء؟"