นักวิทยาศาสตร์พยายามอธิบายสีของท้องฟ้าอย่างไร
ท้องฟ้าในขวด
Peter Pesic
MIT Press: 2005. 256 pp. $24.95, £16.95 0262162342 | ISBN: 0-262-16234-2
คำถามเว็บสล็อตแตกง่ายสำคัญที่ Sky in a Bottle โดย Peter Pesic พยายามหาคำตอบคือเหตุใดท้องฟ้าในตอนกลางวันที่ไม่มีเมฆจึงเป็นสีฟ้า ขวดในชื่อพาดพิงถึงการทดลองที่ทำมาเป็นเวลานานโดยพยายามจับภาพหรืออธิบายสีฟ้า ทั้งหมดนี้ฟังดูเย้ายวนสำหรับฉัน เนื่องจากตลอด 45 ปีที่ผ่านมาในอาชีพการงานของฉันได้ทุ่มเทให้กับการไต่ถามแบบคู่ขนานกัน นั่นคือเรื่องเคมีในบรรยากาศที่ศึกษาในขวด
เป็นเรื่องที่น่าถ่อมใจที่พบไดอะแกรมของอุปกรณ์การไหลของโฟโตเคมีคอลที่จอห์น ทินดอลใช้ในการผลิตและศึกษาหมอกควันในเชิงเคมีแสงในปี 1871 ในหนังสือ; นักเคมีในบรรยากาศในปัจจุบันส่วนใหญ่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการทดลองดังกล่าวเป็นการพัฒนาที่ทันสมัย สัมผัสที่ดีอย่างหนึ่งคือการรวมสูตรอาหารสำหรับการทดลอง ‘ท้องฟ้าในขวด’ ที่สำคัญที่สุดบางส่วน ซึ่งแก้ไขอย่างเหมาะสมโดย Pesic เพื่อให้สอดคล้องกับแนวคิดในปัจจุบันเกี่ยวกับความปลอดภัย การทดลองก่อนหน้านี้หลายครั้งใช้ของเหลวมากกว่าก๊าซ แต่บางการทดลองก็ให้ข้อมูลชัดเจนว่าการกระเจิงของรังสีแบบเฉพาะเจาะจง แทนที่จะใช้การดูดกลืนแบบเฉพาะเจาะจง อาจเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจสีของท้องฟ้า
Pesic นักดนตรีที่จบปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์ ออกเดินทางสู่เส้นทางที่สนุกสนานและน่าตื่นเต้น เขาเดินตามรอยเท้าของศิลปิน นักปรัชญา และนักปรัชญาหลายคนที่สนใจท้องฟ้าสีฟ้า ซึ่งช่วยเติมเต็มความอยากรู้อยากเห็นของนักวิทยาศาสตร์ ศิลปินที่ปรากฏในหนังสือมีตั้งแต่ Leonardo da Vinci ถึง Wassily Kandinsky ซึ่งความรักในสีสันทำให้กลุ่มศิลปิน Blue Rider เกิดขึ้น น่าแปลกที่ท้องฟ้าดูเหมือนจะไม่ได้ทาสีฟ้ามากนักก่อนเวลาของภาพเฟรสโกของจอตโตในปาดัวในปีค.ศ. 1305-6 การมาช้าของสีน้ำเงินนี้เป็นส่วนหนึ่ง แต่ไม่ใช่ทั้งหมด เป็นผลมาจากการขาดเม็ดสีน้ำเงินที่มีราคาจับต้องได้ ลาพิส ลาซูลีแบบพื้นๆ ซึ่ง Giotto ใช้นั้นมีราคาแพงมาก และมาจาก ‘เหนือทะเล’ (ด้วยเหตุนี้ ‘อุลตรามารีน’)
เริ่มตั้งแต่ศตวรรษที่ 10 หลังจากที่ Pesic
เริ่มต้นเรื่องราวของเขามานาน นักวิทยาศาสตร์บางคนที่ประสบความสำเร็จอย่างโดดเด่น ได้แก่ ผู้ก่อตั้งเลนส์สมัยใหม่ Ibn al-Haytham, Roger Bacon, Leonardo อีกครั้ง, René Descartes, Isaac Newton และ Robert Hooke (ซึ่งบางครั้ง ดูเหมือนจะมองเห็นได้ชัดเจนกว่านิวตัน) โธมัส ยังสนับสนุนการใช้กรีดของเขา และวิลเลียม เฮอร์เชล (แต่เดิมเป็นนักดนตรี) และจอห์น ลูกชายของเขาก็เล่นบทนี้ เช่นเดียวกับออกัสติน เฟรสเนล, ซิเมอง-เดนิส ปัวซอง และฌอง แปร์ริน รายชื่อที่เพิ่มเข้ามาล่าสุด ได้แก่ James Clerk Maxwell, Lord Kelvin, The Rayleighs, Einstein และ Max Planck
John Tyndall ส่งแสงผ่านอากาศที่กรองแล้วและไอระเหยจากของเหลวระเหยเพื่อสร้าง ‘ท้องฟ้าในขวด’
ทีละเล็กทีละน้อย เป็นที่ชัดเจนว่าสีฟ้าของท้องฟ้าเกิดจากปรากฏการณ์บางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการกระเจิงของแสง แต่สิ่งที่สามารถกระเจิงได้? อนุภาคน่าจะ แต่อะไร? ฝุ่นหรือน้ำเป็นที่โปรดปรานในขั้นต้น ในบริบทนี้ เป็นที่น่าสังเกตว่ามีศิลปิน นักปรัชญา และนักวิทยาศาสตร์จำนวนเท่าใดที่เป็นนักปีนเขาหรือผู้ชื่นชอบภูเขา ในช่วงเวลาที่น้อยคนนักคิดว่าภูเขามีความสวยงามหรือน่าสนใจ พวกเขาต้องรู้ว่าท้องฟ้าดูเป็นสีน้ำเงินเข้มมากขึ้นเมื่อบรรยากาศแห้งและปราศจากฝุ่น ที่น่าสงสัยยิ่งกว่านั้นคือ หลักฐานสะสมว่าอนุภาคกระเจิงใด ๆ ต้องมีดัชนีการหักเหของแสงเหมือนกันกับอากาศ
ตั้งแต่เวลาของนิวตัน ทฤษฎีคลื่นของแสงค่อยๆ เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง ด้วยพลังของมันในการอธิบายปรากฏการณ์การรบกวน มีความเข้าใจเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับโพลาไรซ์ และผู้สงสัยได้ถูกแปลงเป็นความจริงของอะตอมและโมเลกุล รากฐานที่สำคัญของทัศนะในทุกวันนี้ ซึ่งพัฒนาโดยบารอน เรย์ลีห์คนที่สามคือแสงนั้นกระจัดกระจายไปตามโมเลกุลของอากาศ โดยเฉพาะไนโตรเจนและออกซิเจน อันตรกิริยาของโมเลกุลเหล่านี้กับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้แสงบางส่วนถูกเบี่ยงเบนจากเส้นทางเดิมและแผ่รังสีไอโซทรอปิคอลอีกครั้ง กระบวนการนี้เรียกว่าการกระเจิงของ Rayleigh และประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นเป็นกำลังที่สี่ของความถี่ — อย่างรวดเร็วมาก ความยาวคลื่นเป็นสัดส่วนผกผันกับความถี่ ดังนั้นความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจึงกระจัดกระจายมากกว่าความยาวคลื่น: สีน้ำเงินมากกว่าสีแดง
Marian Smoluchowski ได้ข้อสรุปที่คล้ายคลึงกันในแนวทางที่ต่างออกไป โดยอาศัยข้อโต้แย้งของเขาในเรื่องความมัวของคาร์บอนไดออกไซด์ใกล้จุดวิกฤต ตามที่ Einstein และ Thomas Andrews สังเกต จุดสุดท้ายที่ควรค่าแก่การทำคือ การกระเจิงในชั้นบรรยากาศที่ทำให้ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าต้องการให้โมเลกุลทำหน้าที่อย่างอิสระจากกัน การกระเจิงจะต้องไม่ต่อเนื่องกัน หากความหนาแน่นของบรรยากาศสูงเกินไป การกระเจิงจะทวีคูณและสอดคล้องกัน (อย่างหลังเกิดขึ้นในของแข็งโปร่งใส) ดังนั้นสีจะหายไป ด้วยความหนาแน่นต่ำเกินไป จะมีความกระจัดกระจายน้อยเกินไปที่จะลงทะเบียนด้วยตาเว็บสล็อตแตกง่าย
