"അങ്ങോട്ട് നോക്കുക ചുവപ്പ്, വെളുപ്പ്, പച്ച 
യെന്നീനിറങ്ങൾയിടതിങ്ങിയൊരംബരാന്തം 
ചെന്താരുമാമ്പലുമൊരേസമയം വിരിഞ്ഞു 
പൊന്തുന്ന പൊയ്കയുടെ ചന്തമിയന്നിടുന്നോ!"

1911‑ൽ വി. സി. ബാലകൃഷ്ണപണിക്കർ വിശ്വരൂപം എന്ന പേരിൽ എഴുതിയ നാലുവരിക്കവിതയിൽ, സന്ധ്യയുടെ അസ്തമയസൗന്ദര്യം അത്ഭുതകരമായി പകർത്തപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ആ വർണങ്ങൾ എല്ലാം ചേർത്ത് ആകാശത്തെ ഒരു ചിത്രപടമാക്കുന്ന കലാകാരൻ ആരാണെന്ന് ഞാൻ ബാല്യത്തിൽ വിചാരിക്കുമായിരുന്നു. പിന്നീട് ഭൗതികശാസ്ത്രം പഠിച്ചപ്പോൾ, ആ സൗന്ദര്യത്തിന്റെ അന്തർഗത രഹസ്യങ്ങൾ തുറന്നു കാട്ടി — അത്ഭുതം കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ മനസ്സിലായി. ഇപ്പോൾ, ആ അസ്തമയത്തിന്റെ ശാസ്ത്രീയ വ്യാഖ്യാനം നമുക്ക് ഒന്നു നോക്കാം.

ആകാശം നീലമായി തോന്നുന്നത് ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷം സൂര്യപ്രകാശത്തെ തരംഗദൈർഘ്യത്തെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ഒരു പ്രത്യേക രീതിയിൽ ചിതറിക്കുന്നതിനാലാണ് — ഇതിനെ റേലീ ചിതറിക്കൽ (Rayleigh scattering) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇത് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും മനോഹരമായ കണ്ടെത്തലുകളിൽ ഒന്നാണ്, കൂടാതെ നൂറ്റാണ്ടിലേറെയായി പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടതുമാണ്.

റേലീ സ്‌കാറ്ററിംഗ് എന്നത് ഒരു ഭൗതിക പ്രക്രിയയാണ്, അതിൽ പ്രകാശം അതിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ ചെറുതായ കണങ്ങളാൽ ചിതറിപ്പോകുന്നു. ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിലുള്ള നൈട്രജൻയും ഓക്സിജൻയും പോലുള്ള അണുക്കൾ ഇതിന് ഉദാഹരണങ്ങളാണ്.

പ്രധാന സവിശേഷത അതിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ശക്തമായ വ്യത്യാസം ആണ്: ചെറുതായ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ (ഉദാ: നീല) വലിയ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളെക്കാൾ (ഉദാ: ചുവപ്പ്) വളരെ ശക്തമായി ചിതറുന്നു.
അതിനാലാണ് ആകാശം നീലനിറത്തിൽ തോന്നുന്നത്, കൂടാതെ സൂര്യാസ്തമയത്തിൽ ചുവപ്പും ഓറഞ്ചും നിറങ്ങൾ കാണപ്പെടുന്നത്

1. സൂര്യപ്രകാശവും നിറങ്ങളും

സൂര്യപ്രകാശം വെളുത്ത പ്രകാശമാണ് — ദൃശ്യ സ്പെക്ട്രത്തിലെ എല്ലാ നിറങ്ങളുടെയും മിശ്രിതം.
ഓരോ നിറത്തിനും വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യമുണ്ട്:
    ചുവപ്പ് ≈ 700 nm (ദീർഘ തരംഗദൈർഘ്യം)
    നീല ≈ 450 nm (ചെറുതായ തരംഗദൈർഘ്യം)
    വയലറ്റ് ≈ 400 nm (ദൃശ്യ സ്പെക്ട്രത്തിലെ ഏറ്റവും ചെറുതായ തരംഗദൈർഘ്യം)

ചെറുതായ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ ഊർജമുണ്ട്, അതിനാൽ അന്തരീക്ഷത്തിലെ സൂക്ഷ്മ കണങ്ങളുമായും അണുക്കളുമായും കൂടുതൽ ശക്തമായി ഇടപെടുന്നു.

റേലീ ചിതറിക്കൽ — ശാസ്ത്രീയ യന്ത്രവത്കരണം

ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷം പ്രധാനമായും നൈട്രജൻ (N₂), ഓക്സിജൻ (O₂) അണുക്കളാൽ നിർമ്മിതമാണ്. ഈ അണുക്കൾ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ ചെറുതാണ്.

സൂര്യപ്രകാശം അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ:

    പ്രകാശത്തിന്റെ വൈദ്യുതക്ഷേത്രം ഈ അണുക്കളെ ദോളിപ്പിക്കുന്നു.
    അണുക്കൾ ആ പ്രകാശത്തെ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും വീണ്ടും പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.
    ചിതറലിന്റെ തീവ്രത റേലീ നിയമം അനുസരിക്കുന്നു:

അർത്ഥം:
നീല പ്രകാശം   ചുവപ്പിനെക്കാൾ 5–6 മടങ്ങ് കൂടുതൽ ചിതറുന്നു.ഈ ചിതറിച്ച നീലപ്രകാശം എല്ലാ ദിശകളിൽ നിന്നുമുള്ളതായതിനാൽ ആകാശം നീലമായി തോന്നുന്നു.

ആകാശം വയലറ്റ് നിറത്തിൽ തോന്നാത്തത് എന്തുകൊണ്ട്
വയലറ്റ് പ്രകാശം നീലത്തേക്കാൾ കൂടുതൽ ചിതറുന്നുണ്ടെങ്കിലും:
    സൂര്യൻ വയലറ്റ് പ്രകാശം നീലത്തേക്കാൾ കുറച്ച് മാത്രമേ പുറപ്പെടുവിക്കൂ.
    അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓസോൺ വയലറ്റ് സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു.
    മനുഷ്യരുടെ കണ്ണുകൾ വയലറ്റിനേക്കാൾ നീലനിറത്തോടാണ് കൂടുതൽ സംവേദനശേഷിയുള്ളത്.
ഈ ഘടകങ്ങൾ ചേർന്നതുകൊണ്ട് നമ്മുടെ ദൃശ്യബോധം നീല നിറത്തിലേക്ക് മാറുന്നു.
സൂര്യാസ്തമയവും സൂര്യോദയവും ചുവപ്പായി തോന്നുന്നത്
സൂര്യാസ്തമയത്തും സൂര്യോദയത്തും സൂര്യപ്രകാശം അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെ കൂടുതൽ ദൂരം സഞ്ചരിക്കുന്നു.
    നീലയും വയലറ്റും തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ വഴിമധ്യേ തന്നെ ചിതറിപ്പോകുന്നു.
    ശേഷിക്കുന്നത് ദീർഘ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളായ ചുവപ്പ്, ഓറഞ്ച്, മഞ്ഞ നിറങ്ങളാണ്.
അതുകൊണ്ടാണ് സൂര്യാസ്തമയങ്ങൾ ചൂടും സ്വർണ്ണനിറവും നിറഞ്ഞതായിത്തോന്നുന്നത്.
ശാസ്ത്രീയ റഫറൻസുകൾ
    Rayleigh, Lord — On the scattering of light by small particles (1871)
    NASA Earth Observatory — Atmospheric Optics
    Britannica — Rayleigh Scattering
    American Journal of Physics — Wavelength dependence of scattering

Read More: https://www.emalayalee.com/writer/19