چرا زمین از فضا آبی به نظر می آید؟

مریخ سیاره ای سرخ است؛ ماه خاکستری، زحل طلایی و خورشید هم با نور سفید رنگ خیره کننده اش شهرت دارد.

اما سیاره ما زمانی که از اعماق فضا به آن نگریسته شود، خواه مدار پایینی زمین و خواه در مرز منظومه خورشیدی، به رنگ آبی دیده می شود. چرا اینگونه است؟ چرا زمین آبی است؟ برای یافتن پاسخ این سوال بهتر است کمی در جزئیات این سیاره و آنچه پیش رویمان قرار می گیرد دقیق تر شویم.

همانطور که می دانید کل این سیاره آبی رنگ نیست. خود ابرهایی که بر فراز آسمان آن دیده می شوند سفید رنگ هستند و نور سفید رنگی را منعکس می کنند که از خورشید به سمت آنها می تابد.

از طرفی، یخی که دو قطب شمال و جنوب زمین را پوشانده نیز به همین خاطر سفید دیده می شود. قاره ها و در واقع بهتر بگوییم خشکی هایی که روی زمین هستند نیز یا سبز دیده می شوند یا قهوه ای که این نیز به فصول و پوشش آن خشکی ها بستگی دارد.

این مساله یک نکته مهم را به ما آموزش می دهد: زمین به خاطر آبی بودن آسمان یا اتمسفر به این رنگ دیده نمی شود. اگر اینطور بود، تمام نوری که از سطح این سیاره منعکس می شد نیز به رنگ آبی بود که البته در واقعیت اینطور نیست.

اما نکته ای در مورد بخش های آبی زمین وجود دارد: دریاها و اقیانوس ها. رنگ آبی آب های سطح زمین بسته به میزان عمق آنها متفاوت است و اگر اندکی در تصویر زیر دقیق تر شوید به این مساله پی خواهید برد که مناطق آبی نزدیک به مرز خشکی ها روشن تر از بخش های عمیق اقیانوس هاست.

حتما شنیده اید که می گویند اقیانوس آبی است چون آسمان چنین رنگی دارد و آب در واقع بازتابی از آسمان است. خوب البته آسمان به این خاطر که اتمسفر بهتر می تواند نور آبی (طول موج های کوتاه) را در قیاس با نور سرخ (طول موج های بلند) پراکنده کند معمولا آبی دیده می شود. علت این است:

• آسمان در طول روز آبی به نظر می آید چراکه نورهای دارای طول موج کوتاه که با اتمسفر برخورد می کنند در تمامی جهات پراکنده می شوند و از طرفی نورهای «آبی» بیش از هر نور دیگری می توانند به چشمان ما برسند.
• خورشید و ماه نیز در زمان طلوع و غروب خود به رنگ سرخ دیده می شوند زیرا نور آبی رنگ از سرتاسر اتمسفر عبور کرده و پراکنده می گردد، در حالی که نورهای قرمز در جای خود باقی می مانند و در نهایت به چشمان ما می رسند.
• حال سوال اینجاست که چرا ماه در جریان خسوف سرخ دیده می شود: نور قرمز رنگی که از اتمسفر عبور می کند روی سطح ماه بازتاب می یابد در حالی که نور آبی رنگ به راحتی پراکنده می گردد.

از طرف دیگر، اگر اقیانوس ها بازتابی از رنگ آسمان باشند، پس نباید سایه های مختلف رنگ آبی را در اعماق آب ها ببینیم. این در حالی است که اگر به عمق اقیانوس بروید و در حضور نورهای طبیعی (بدون وجود هر گونه نور مصنوعی) از محیط عکس بگیرید متوجه خواهید شد که هرچیزی به رنگ آبی دیده می شود.

حقیقت این است که اقیانوس از مولکول های آب تشکیل شده و آب (درست مانند هر ماده دیگری که مولکول دارد) طول موج های مشخصی از نور را جذب می کند. اما در این میان، طول موج های مادون قرمز، فرابنفش و نور قرمز آسان تر از هر چیز دیگری جذب می شوند و این یعنی اگر به اعماق اقیانوس بروید، نمی توانید گرمای زیادی را از سمت خورشید تجربه نمایید و در نتیجه خطری از بابت نورهای فرابنفش شما را تهدید نمی کند و با دور شدن نور قرمز محیط به تدریج رنگ آبی به خود می گیرد.

حال اگر باز هم در اعماق اقیانوس پایین تر بروید متوجه می شود که نورهای نارنجی نیز به تدریج حذف می گردند. باز هم اگر پایین تر بروید، رنگ های زرد، سبز و بنفش نیز حذف می شود.

همینکه چندین کیلومتر دیگر در اقیانوس پایین برویم در نهایت نور آبی رنگ هم از محیط حذف خواهد شد و به همین خاطر است که عمیق ترین بخش های اقیانوس به رنگ آبی تیره دیده می شوند: زیرا تمامی طول موج های دیگر در آن جذب شده و نورهای آبی رنگ در عمق بالاترین شانس را دارند که بازتاب پیدا کرده و مجددا در دنیا متصاعد شوند.

از همین رو، اگر زمین تماما از آب پوشانده می شد تنها 11 درصد از نور مرئی به سمت فضا بازتاب می یافت و مابقی به خاطر خاصیت جذب کنندگی بالای آب، حذف می شد.

بالغ بر 70 درصد از سطح زمین را آب اقیانوس ها پوشانده است و بخش اعظمی از این میزان را هم آب های عمیق تشکیل می دهند و به همین خاطر دنیای ما از دور دست ها به این رنگ دیده می شود.

اورانوس و نپتون دو سیاره دیگر موجود در منظومه خورشیدی هستند که به رنگ آبی دیده می شوند و اتمسفر آنها عموما از هیدروژن، هلیوم و متان ساخته شده. البته میزان یخ موجود در نپتون بیشتر است و ترکیبات موجود در آن تنوع بالاتری دارند و به همین خاطر رنگ آن اندکی با اورانوس فرق دارد.

اگر بخواهیم به صورت کلی بگوییم، متان بهتر از سایر گازهای موجود در این سیاره می تواند نور قرمز را جذب نموده و نور آبی را هم بهتر از هر طول موج دیگر بازتاب دهد در حالی که هلیوم و هیدروژن اغلب فرکانس های نور مرئی را از خود عبور می دهند. لذا در مورد سیاره های گازی آبی رنگ باید بگوییم که نور آبی آنها عموما به خاطر آسمانشان است.

اما در مورد زمین چطور؟ اتمسفر این سیاره به قدری نازک است که نمی توان آن را مسئول رنگ آبی اش دانست. آسمان و اقیانوس ها به خاطر بازتاب های نوری آبی دیده نمی شوند و هر دوی آنها به خودی خود آبی هستند.

اگر اقیانوس ها را به کلی از روی زمین محو کنید، آنگاه انسان باز هم آسمان را آبی می بیند و بالعکس اگر همین کار را با آسمان انجام دهیم باز هم اقیانوس ها رنگ سابق خود را خواهند داشت.