“Trái đất này là của chúng mình
Quả bóng xanh bay giữa trời xanh”
Câu hát quen thuộc ấy khiến nhiều bé (và cả người lớn) không khỏi thắc mắc: Vì sao bầu trời lại có màu xanh mà không phải vàng, đỏ, hay tím? Nhiều người lầm tưởng màu xanh ấy là do nước biển phản chiếu lên, nhưng sự thật khoa học lại thú vị và phức tạp hơn rất nhiều! Hôm nay, chúng ta hãy cùng I-CLC khám phá những bí mật ẩn sau các màu sắc kỳ diệu của bầu trời nhé!
Ánh Sáng Mặt Trời và Vai Trọng Quan Trọng của Khí Quyển
Trước tiên, bạn có bao giờ tự hỏi ánh sáng từ Mặt Trời có màu gì không? Nếu bạn nghĩ là màu trắng thì chưa hoàn toàn đúng đâu. Thực chất, ánh sáng Mặt Trời là ánh sáng trắng, nhưng nó được tạo thành từ 7 màu sắc khác nhau: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím – giống như những sắc màu cầu vồng rực rỡ mà chúng ta thường thấy sau cơn mưa.
Mỗi màu sắc trong dải quang phổ này đều có bước sóng và tần số riêng biệt. Màu tím có bước sóng ngắn nhất, mang năng lượng cao nhất, trong khi màu đỏ có bước sóng dài nhất và mang năng lượng thấp nhất. Chính sự khác biệt này sẽ khiến mỗi màu sắc phân tán khác nhau khi đi qua bầu khí quyển của Trái Đất.
Vậy, “khí quyển” là gì? Xung quanh hành tinh của chúng ta là một lớp không khí rất dày, trong suốt và không màu, được gọi là khí quyển. Lớp khí này chứa vô số hạt bụi, hơi nước và các phân tử khí như nitơ và oxy. Khí quyển không chỉ có nhiệm vụ lọc những tia sáng có hại từ Mặt Trời mà còn đóng vai trò then chốt trong việc tạo nên những màu sắc mà chúng ta nhìn thấy trên bầu trời.
Bí Ẩn Bầu Trời Xanh: Hiện Tượng Tán Xạ Rayleigh
Bình thường, ánh sáng sẽ di chuyển theo đường thẳng nếu không có vật cản. Nhưng khi ánh sáng Mặt Trời đi qua lớp khí quyển dày đặc, nó sẽ bị các hạt bụi và các phân tử khí nhỏ bé “chệch hướng” khỏi quỹ đạo ban đầu.
Hiện tượng này được gọi là “tán xạ”. Những hạt bụi và hơi nước có kích thước lớn hơn bước sóng ánh sáng sẽ làm cho ánh sáng bị phản xạ lại mà không thay đổi màu sắc. Tuy nhiên, với các phân tử khí nhỏ hơn nhiều (khoảng 10 nm), khi ánh sáng Mặt Trời chiếu vào, các màu sắc sẽ bị tán xạ theo cách khác nhau.
Đây chính là lúc hiện tượng tán xạ Rayleigh phát huy tác dụng – một khám phá của nhà khoa học người Anh Lord Rayleigh. Các màu có bước sóng dài, như đỏ và cam, ít bị tán xạ hơn và dễ dàng đi thẳng xuống mặt đất. Ngược lại, các màu có bước sóng ngắn hơn, như xanh lam và tím, lại bị các phân tử khí tán xạ mạnh mẽ hơn, nghĩa là ánh sáng xanh sẽ bay ra khắp mọi nơi trong bầu trời.
Ánh sáng xanh và tím bị phân tán nhiều nhất trong không khí. Tuy nhiên, mắt chúng ta nhạy cảm với màu xanh lam hơn là màu tím. Đó là lý do vì sao khi nhìn lên bầu trời, chúng ta thấy một màu xanh dịu mát chứ không phải màu tím đậm.
Bạn có để ý thấy khi nhìn về phía chân trời, bầu trời thường có vẻ nhạt màu hơn không? Đó là bởi vì khi ánh sáng xanh phải đi qua một quãng đường dài hơn trong bầu khí quyển để đến mắt chúng ta, một phần đáng kể của nó đã bị tán xạ ra các hướng khác, khiến lượng ánh sáng xanh đến mắt bị giảm bớt. Điều này làm cho bầu trời ở gần đường chân trời trông bớt xanh và nhạt màu hơn.
Sự Thật Về Màu Sắc Mặt Trời: Tại Sao Chúng Ta Thấy Màu Vàng?
Mặt Trời thực chất có màu trắng tinh chứ không phải màu vàng ấm áp như chúng ta vẫn thường nghĩ. Vậy tại sao chúng ta lại thấy Mặt Trời có màu vàng từ Trái Đất?
Nếu bạn có thể bay lên không gian hoặc đặt chân lên Mặt Trăng, bạn sẽ thấy Mặt Trời có màu trắng sáng chói. Điều này xảy ra bởi vì ngoài vũ trụ không có bầu khí quyển để tán xạ ánh sáng Mặt Trời như trên Trái Đất.
Khi ánh sáng trắng từ Mặt Trời (chứa tất cả các màu cầu vồng) đi qua khí quyển Trái Đất, các phân tử khí trong không khí sẽ hấp thụ và tán xạ mạnh những màu sắc có bước sóng ngắn hơn như xanh dương và tím. Do đó, phần ánh sáng còn lại đến được mắt chúng ta chủ yếu là các màu có bước sóng dài hơn như vàng và đỏ. Đây chính là lý do vì sao Mặt Trời trông có màu vàng ấm áp khi chúng ta nhìn vào ban ngày.
Vẻ Đẹp Rực Rỡ của Hoàng Hôn Đỏ
Cuối cùng, tại sao hoàng hôn lại có màu đỏ rực rỡ đến vậy?
Khi Mặt Trời bắt đầu lặn, vị trí của nó trên bầu trời thấp hơn, khiến ánh sáng phải đi qua một quãng đường dài hơn nhiều trong khí quyển trước khi đến mắt chúng ta. Trên hành trình kéo dài này, ánh sáng bị tán xạ và phản xạ thêm nhiều lần. Đặc biệt, ánh sáng xanh bị phân tán hoàn toàn trong không khí và không thể đến được mắt người quan sát.
Kết quả là, chỉ còn lại các màu sắc có bước sóng dài như đỏ và cam có thể xuyên qua được lớp khí quyển dày đặc và đến mắt chúng ta. Vào thời điểm này, Mặt Trời dần chuyển từ màu vàng sang cam rồi đỏ rực. Càng gần chân trời, ánh sáng càng phải đi qua nhiều lớp khí quyển hơn nữa, khiến màu đỏ và cam trở nên rõ ràng và đậm nét hơn. Thế nên, khi nhìn lên bầu trời vào lúc hoàng hôn, chúng ta sẽ thấy một khung cảnh rực rỡ với sắc đỏ và cam tuyệt đẹp.
Và nếu có những đám mây cao vào thời điểm này, ánh sáng đỏ từ Mặt Trời sẽ phản chiếu xuống mặt đất và các đám mây, tạo nên một khung cảnh hoàng hôn lộng lẫy, huyền ảo mà chúng ta vẫn luôn yêu thích.
Kết Luận
Vậy là bạn đã biết vì sao bầu trời có màu xanh, Mặt Trời màu vàng và hoàng hôn lại rực đỏ rồi đấy! Nhờ hiện tượng tán xạ Rayleigh mà ánh sáng xanh lam lan tỏa khắp nơi trong bầu trời, tạo nên màu xanh dịu mát mà chúng ta thấy mỗi ngày. Đồng thời, sự tương tác của ánh sáng với khí quyển cũng biến Mặt Trời thành màu vàng ban ngày và tạo nên những bức tranh hoàng hôn đỏ rực tuyệt đẹp.
Khoa học thật thú vị, đúng không nào? Lần tới khi ngắm nhìn bầu trời, hãy nhớ đến những bí mật nhỏ này và biết rằng thiên nhiên xung quanh chúng ta luôn chứa đựng rất nhiều điều kỳ diệu đang chờ được khám phá!
