آیا آسمان برای همیشه آبی خواهد بود؟

بسیاری از ما رنگ آبی آسمان را امری بدیهی می‌پنداریم. اما رنگ آن ممکن است در طول تاریخ زمین به طرز چشمگیری تغییر کرده باشد و دانشمندان می‌گویند که امکان دارد بازهم تغییر کند.

فین بوریج، رابط علمی در رصدخانه سلطنتی گرینویچ در بریتانیا، می‌گوید که دو عامل اصلی باعث می‌شود که آسمان در طول روز آبی به نظر برسد.

او می‌گوید: «اولین عامل خورشید است. نور خورشید به‌صورت معمولی سفید است، به این معنی که شامل تمام رنگ‌های رنگین‌کمان - سرخ، زرد، سبز و آبی - است. عامل دوم، ترکیب مواد موجود در جو زمین است. آسمان حاوی تعداد بسیار زیادی ذرات ریز مانند نایتروجن، آکسیجن و بخار آب است که نور را در جهات مختلف پراکنده می‌کنند.»

نور آبی طول موج کوتاه‌تری نسبت به اکثر رنگ‌ها دارد و بیشتر پراکنده می‌شود و آسمان را با رنگ آبی پر می‌کند.

این پدیده به افتخار لرد رایلی، فیزیکدان بریتانیایی که این نظریه را در دهه ۱۸۷۰ میلادی توسعه داد، به نام پراکندگی رایلی نام‌گذاری شده است.

نور خورشید هنگام طلوع و غروب خورشید، باید از جو بسیار ضخیم‌تری عبور کند زیرا در این دو حالت خورشید در افق پایین‌تر است.

نور آبی در زمان طلوع و غروب خورشید بیشتر پراکنده شده و از ما دور می‌شود. این امر باعث می‌شود نورهای سرخ و نارنجی‌ که به اندازه کافی پراکنده نشده‌اند، به چشمان ما برسند و آسمان زیبایی را ایجاد کنند.

سیاره‌های دیگر

فین بوریج می‌گوید که آسمان آبی روشن سیاره زمین در منظومه شمسی بی‌نظیر است.

در حالی که تصور می‌شود برخی سیارات دیگر مانند مشتری قسمت بالایی جو آن آبی کم‌رنگ شبیه جو زمین باشد، اما بسیار کم‌رنگ‌تر است.

بوریج می‌گوید که با توجه به فاصله بیشتر مشتری از خورشید، تنها حدود ۴٪ از نور خورشیدی را که ما در زمین دریافت می‌کنیم، به آنجا می‌رسد، «بنابر این، آسمان آبی روشن و زیبایی را که اینجا روی زمین داریم، در آنجا وجود ندارد.»

اما در برخی سیارات، داستان کاملاً متفاوت است.

مریخ جو رقیقی دارد، بنابراین پراکندگی رایلی چندان اتفاق نمی‌افتد. در عوض، ذرات گرد و غبار فراوان آن، که بزرگتر از نایتروجن و آکسیجن موجود در جو زمین هستند، نور را به‌صورت متفاوتی پراکنده می‌کنند.

این پدیده «پراکندگی مای» نامیده می‌شود که باعث بوجود آمدن آسمان سرخ یا زرد با غروب‌های آبی می‌شود.

آیا آسمان همیشه آبی بوده است؟

آسمان آبی که امروزه روی زمین می‌شناسیم، تحولی نسبتاً جدید در تاریخ طولانی این سیاره است.

اگرچه هیچ راهی برای دانستن قطعی اینکه آسمان در گذشته چگونه به‌نظر می‌رسید، وجود ندارد، با آنهم دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که رنگ آن بر اساس نوع گازهایی که در هر دوره در اتمسفر وجود داشتند، می‌توانسته متغیر باشد.

وقتی زمین در حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش تشکیل شد، سطح آن تا حد زیادی مذاب بود. یک نظریه می‌گوید که با سرد شدن سیاره، جو اولیه عمدتاً از گازهای حاصل از فوران‌های آتشفشانی و سایر فعالیت‌های زمین‌شناسی - مانند کاربن دای اکساید و نایتروجن و مقادیر کمی متان، با اکسیجن بسیار کم - ساخته شده بود.

با گذشت زمان، حیات روی زمین به شکل باکتری‌اهای باستانی تکامل یافت که مقدار زیادی متان را وارد جو کردند. برخورد نور خورشید به گاز متان، آن را به ترکیبات حیاتی پیچیده‌تری تبدیل کرد که مه‌/غبار نارنجی رنگی را در آسمان تشکیل می‌دادند، چیزی شبیه مه دود.

حدود ۲/۴ میلیارد سال پیش، «رویداد بزرگ اکسیداسیون» منجر به تغییر بزرگی شد. ارگانیسم‌های اولیه‌ای به نام سیانوباکتری‌ها شروع به استفاده از فتوسنتز برای تبدیل نور خورشید به انرژی کردند و در این فرایند مقادیر زیادی اکسیجن آزاد کرد.

افزایش مقدار آکسیجن در جو تا سطح قابل توجهی باعث شد که مه ایجاد شده توسط گاز متان از بین برود. با شکل‌گیری جو امروزی، آسمان به رنگ آبی درآمد.

آیا آسمان برای همیشه آبی می‌ماند؟

آسمان آبی رنگ زمین در آینده نزدیک همچنان وجود خواهد داشت. اگرچه آلودگی، آتش‌سوزی جنگلها، فوران آتشفشان‌ها و طوفان‌های ریگ می‌توانند به‌صورت موقت رنگ آسمان را تغییر دهند، اما تأثیر آنها کوتاه مدت است.

پس از فوران عظیم آتشفشان کراکاتوآ در اندونیزیا در سال ۱۸۸۳، غروب‌های خورشید سرخ رنگ تماشایی و حتی غروب‌های خورشید سبز و ماه آبی دیده شد که تصور می‌شود به دلیل ذراتی مانند سولفات‌ها و خاکستر موجود در جو ایجاد شده باشد که نور را متفاوت از آنچه ما به آن عادت داریم، پراکنده می‌کردند.

داکتر کلیر رایدر، دانشیار هواشناسی در دانشگاه ریدینگ بریتانیا، می‌گوید که اثر کلی رنگ آیروسل‌ها (ذرات جامد یا نیمه جامد موجود در جو) می‌توانند به اندازه نسبی آنها بستگی داشته باشد.

او می‌گوید: «اگر ذرات آیروسل همگی یک اندازه باشند، معمولا شاهد رنگ‌های بسیار قوی، به ویژه هنگام غروب آفتاب خواهیم بود، زیرا همه این ذرات نور را در جهت مشابه پراکنده می‌کنند.»

داکتر رایدر توضیح می‌دهد: «در جایی که طیف وسیعی از ذرات با اندازه‌های مختلف را دارید، هر ذره به روش‌ مختلف و طول موج‌های مختلف عمل می‌کند و ترکیبی از رنگ‌ها بوجود می‌آید. اگر این ذرات همزمان با هم ظاهر شوند، می‌توانند با هم ترکیب شده و یک «مه سفید یا قهوه‌ای» ایجاد کنند. این اتفاق گاه در زمان فوران‌های آتشفشانی، طوفان‌های گرد و غبار یا آلودگی هوا رخ می‌دهد.»

او می‌‌افزاید که تأثیر تغییرات اقلیمی بر رنگ آسمان ما در آینده ارزش این را دارد که بررسی شود.

داکتر رایدر معتقد است که با افزایش دما، بخار آب بیشتری وارد جو خواهد شد که ممکن است به ذرات آیروسل اجازه دهد با جذب رطوبت متورم شوند، که این امر توانایی پراکندگی و اثر سفید شدن آسمان را افزایش می‌دهد.

او می‌گوید: «برعکس، اگر انتشار آلودگی در آینده کاهش یابد، ممکن است آسمان آبی‌تری داشته باشیم.»

اما این تغییرات ممکن است در مقیاس زمانی نجومی واقعا مهم نباشند.

یک میلیارد سال

فین بوریج می‌گوید برای اینکه تغییر پایداری در رنگ آسمان بوجود بیاید، لازم است که تغییر چشمگیری در ترکیب مواد موجود در اتمسفر/جو ایجاد شود.

او می‌گوید: «هیچ اتفاقی در این مقیاس در کوتاه‌مدت رخ نخواهد داد، مگر اینکه به‌شدت بدشانس باشیم و یک شهاب‌سنگ عظیم به زمین برخورد کند، اما احتمالاً این اتفاق نخواهد افتاد.»

او تخمین می‌زند که حداقل یک میلیارد سال دیگر تا از بین رفتن رنگ آبی آسمان فرصت داریم.

با افزایش عمر خورشید، رنگ آن به تدریج درخشان‌تر خواهد شد. فین بوریج می‌گوید، تا حدود یک میلیارد سال دیگر، خورشید تقریبا ۱۰ درصد بیشتر از امروز نور ساطع خواهد کرد.

او می‌گوید: «خورشید زمین را گرم می‌کند، کاربن دای اکسايد را از جو خارج می‌کند و در نهایت شروع به جوشاندن اقیانوس‌های ما خواهد کرد.»

او معتقد است که این امر می‌تواند مقادیر زیادی آکسیجن را به جو آزاد کند، حتی آسمان را برای مدت کوتاهی به رنگ آبی قوی‌تری تبدیل کند.

اما بوریج می‌گوید وقتی این آکسیجن از بین برود، رنگ آسمان به «سفید، زرد، بسیار داغ و بیشتر شبیه جون زهره» تغییر خواهد کرد.

حتی در آینده‌ای دورتر - حدود پنج میلیارد سال دیگر - سوخت خورشید شروع به تمام شدن می‌کند و به یک ستاره غول‌پیکر سرخ رنگ تبدیل می‌شود.

فین بوریج می‌گوید: «با پایان عمر زمین، اولین ماده تشکیل دهنده آن، که نور آبی خورشید بود، از دست می‌رود. همانطور که خورشید شروع به مردن و افزایش حجم به یک ستاره بسیار بسیار بسیار سرخ رنگ و بزرگ می‌کند، هر مقدار که از جو زمین باقی مانده باشد، به رنگ سرخ تیز خواهد بود.»

او می‌گوید: «تا آن زمان دیگر موجود زنده‌ای روی زمین باقی نخواهد ماند که آن را ببیند. امیدوارم انسان‌ها تا آن وقت به ستاره‌های دیگر رفته باشند تا آسمان آبی را در جایی دیگری پیدا کنند.»