يعرف الجميع أن ضوء الشمس يتبعثر بفعل جزيئات الأكسجين والنيتروجين في الغلاف الجوي، وهذا يُعرف باسم “تبعثر رايلي”، وترتبط شدة التبعثر عكسياً بالطول الموجي، فكلما كان الطول الموجي أقصر زاد انتشاره.
ويعتمد اللون الذي نراه في السماء على الاتجاه الذي يصل منه الضوء إلى أعيننا، وكلما زاد انتشاره، زاد وصوله إلى أعيننا من اتجاهات مختلفة.
ووفقا للجمعية الفلكية بجدة، لذلك نرى سماء النهار الصافية زرقاء لأن الجزيئات الموجودة في الهواء تبعثر الضوء الأزرق ذو الطول الموجي الأقصر من ضوء الشمس أكثر مما تبعثر الضوء الأحمر ذي الطول الموجي الأطول، ولكن عندما ننظر إلى الشمس عند الغروب، نرى ألوانًا حمراء وبرتقالية لأن الضوء الأزرق يتبعثر بعيدًا عن خط البصر.
هنا يجب معرفة أن اللون البنفسجي له طول موجي أقصر من الأزرق، لذلك يجب أن تظهر السماء بنفسجية بالنسبة لنا ولكن سبب ظهورها باللون الأزرق لأن عين الإنسان أكثر حساسية للضوء الأزرق، ما يجعلنا نرى السماء زرقاء.
الآن بحلول فصل الشتاء، يكون المسار الظاهري للشمس في السماء منخفضا بسبب ميل الأرض، وعليه فإن تأثير “تبعثر رايلي” يقوم بتوجيه المزيد من الضوء الأزرق نحو أعيننا بينما يقلل ضوء الشمس غير المباشر من المستويات الواردة من الضوء الأحمر والأخضر، لذلك تظهر السماء أكثر زرقة.
علاوة على ذلك، تكون الرطوبة أقل (بخار ماء وقطرات أقل) في الشتاء بسبب درجات حرارة الهواء الباردة، حيث يبعثر البخار وقطرات الماء الضوء بشكل مختلف عن جزيئات الأكسجين والنيتروجين الأصغر، يُعرف هذا باسم “تبعثر مي”، حيث يتم توجيه الضوء إلى الأمام بدلاً من اتجاهه بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات، لذلك بالنسبة للسماء فوق رأس الراصد، فإن “تبعثر مي” يوجه المزيد من الضوء الأزرق إلى الفضاء وبعيدًا عن أعيننا.
لذلك عندما تكون الرطوبة أقل يحدث “تبعثر مي” أقل، في حين يحدث “تبعثر رايلي” أكثر وتصبح السماء أكثر زرقة، يضاف إلى ذلك الموقع المنخفض للشمس، لذلك يجلب فصل الشتاء كل هذه العوامل حتى نتمكن من رؤية سماء جميلة أكثر زرقة، في المناطق المعتدلة – بين 30 درجة و60 درجة فوق أو أسفل خط الاستواء.
