आसमान नीला क्यों दिखाई देता है

हम सभी जानते हैं, कि हमारा अंतरिक्ष काला है। जब हम रात के आसमान को देखते हैं, तो उसका असली चेहरा सामने आता है। लेकिन दिन के समय हमारे आसमान का रंग बदल जाता है।

रात में काला दिखने वाला आसमान रात के समय नीले रंग का कैसे हो जाता है? कभी न कभी आपके मन में भी यह सवाल जरूर आता होगा कि धरती के आसमान का रंग नीला क्यों है?

अधिकांश जिज्ञासु लोगों की तरह आपने शायद किसी समय पूछा होगा “आकाश नीला क्यों होता है?” या यदि आपने सूर्यास्त या सूर्योदय देखा, तो आपने शायद पूछा होगा “आकाश लाल क्यों है?”

आप शायद जरूर सोच रहे होंगे कि इसका रंग ही नीला है। तो फिर यह रात के समय कैसे काला हो जाता है। इसे समझना थोड़ा मुश्किल है। लेकिन हम आपको आज बहुत ही आसान तरीके से समझाने वाले हैं।

क्या आसमान हरा नहीं हो सकता? या पीला? जब हम एक इंद्रधनुष देखते हैं, तो हमें आकाश में हरा और पीला, साथ ही नीला, बैंगनी, नारंगी, लाल और बीच में सब कुछ दिखाई देता है।

सूर्य से आने वाला सफेद प्रकाश वास्तव में इन्द्रधनुष के सभी रंगों से मिलकर बना होता है। जब हम इन्द्रधनुष को देखते हैं तो हमें वे सभी रंग दिखाई देते हैं। सूर्य के प्रकाश से जलने पर वर्षा की बूंदें छोटे प्रिज्म के रूप में कार्य करती हैं।

जिससे वे प्रकाश को मोड़ती हैं और इसे अपने विभिन्न रंगों में अलग करती हैं। तो इस प्रकार से एक इंद्रधनुष का निर्माण होता है। वास्तव में इंद्रधनुष बारिश के समय ही बनता है।

आसमान का रंग नीला क्यों होता है?

आसमान का रंग नीला प्रकाश के कारण होता है। वह लाइट जो हमें ऊर्जा प्रदान करती है और जिसके कारण पृथ्वी पर दिन उगता है। प्रकाश असल में हमें सफ़ेद दिखाई देता है। लेकिन यह अलग-अलग रंगों से बना हुआ होता है।

प्रकाश के रंगो को देखने के लिए लिए हम प्रिज्म का सहारा ले सकते हैं। हमारी आंखों को सफेद दिखने वाला प्रकाश वास्तव में कई अलग-अलग रंगों से बना होता है।

प्रकाश के अंदर प्रत्येक रंग एक अलग तरंग दैर्ध्य (wavelength) या आकार के रूप में होता है। तरंग दैर्ध्य (या रंगों) की छोटी सीमा के भीतर जिसे हम अपनी आँखों से देख सकते हैं, छोटी तरंगें नीली होती हैं और लंबी तरंगें लाल होती हैं।

हरे, पीले और नारंगी जैसे रंग विजिबल स्पेक्ट्रम के नीले और लाल सिरों के बीच में होते हैं। जब प्रकाश सूर्य से आता है, तो विभिन्न तरंग दैर्ध्य की ये सभी प्रकाश तरंगें खाली स्थान से होकर गुजरती हैं।

जब प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में पहुँचता है, तो प्रकाश तरंगें हवा में धूल, पानी की बूंदों और बर्फ के क्रिस्टल जैसे कणों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।

दिखाई देने वाली प्रकाश तरंगों के बहुत छोटे आकार (एक मीटर के दस लाखवें हिस्से से भी कम) के कारण, ये प्रकाश तरंगें छोटे गैस के अणुओं से भी संपर्क करती हैं। ये अणु स्वयं हवा बनाते हैं।

फिर प्रकाश तरंगें इन कणों में उछलती हैं। चूंकि प्रकाश तरंगें कई अलग-अलग दिशाओं में उछलती हैं, इस कारण हम कहते हैं कि वे बिखरी हुई हैं। प्रकाश तरंगें कैसे बिखरती हैं यह प्रकाश की तरंग दैर्ध्य की तुलना में कण के आकार पर दृढ़ता से निर्भर करता है।

कण जो प्रकाश तरंग दैर्ध्य की तुलना में छोटे होते हैं, वे लाल प्रकाश की तुलना में नीले प्रकाश को अधिक मजबूती से बिखेरते हैं। इस वजह से, हमारे पृथ्वी के वायुमंडल (ज्यादातर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन) को बनाने वाले छोटे गैस अणु सूर्य के प्रकाश के नीले हिस्से को सभी दिशाओं में बिखेरते हैं

इससे एक ऐसा प्रभाव पैदा होता है और हम इसे नीले आकाश के रूप में देखते हैं। मतलब जब हवा में उड़ने वाले कण light wavelength की तुलना में छोटे होते हैं, तो वे blue light को तेजी से इधर-उधर बिखेरते हैं।

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय आसमान नारंगी रंग का कैसे होता है?

aakash ka rang neela kyu hota hai

प्रकाश की विजिबल सीमा के भीतर, लाल प्रकाश तरंगें वायुमंडलीय गैस अणुओं द्वारा सबसे कम प्रकीर्णित होती हैं। इसलिए सूर्योदय और सूर्यास्त के समय जब सूर्य का प्रकाश वायुमंडल के माध्यम से हमारी आंखों तक पहुंचने के लिए एक लंबा रास्ता तय करता है।

तो ज्यादातर नीला प्रकाश हट जाता है। इस कारण ज्यादातर लाल और पीला प्रकाश शेष रहता है। इसका परिणाम यह होता है कि सूर्य का प्रकाश नारंगी या लाल रंग का हो जाता है, जिसे हम बादलों या अन्य वस्तुओं से रंगीन सूर्यास्त (या सूर्योदय) के रूप में परिलक्षित देखते हैं।

हवा में धूल और प्रदूषण के छोटे कण इन रंगों में योगदान करते हैं (और कभी-कभी बढ़ा भी सकते हैं), लेकिन नीले आकाश और नारंगी/लाल सूर्यास्त या सूर्योदय का प्राथमिक कारण हमारे वायुमंडल को बनाने वाले गैस अणुओं द्वारा प्रकीर्णन है।

प्रदूषण या धूल के बड़े कण एक तरह से प्रकाश को बिखेरते हैं जो विभिन्न रंगों के लिए बहुत कम बदलता है। इसका परिणाम यह होता है कि धूल भरा या प्रदूषित आकाश आमतौर पर नीले रंग की तुलना में अधिक धूसर सफेद होता है।

इसी तरह बादल की बूंदें (आमतौर पर एक मीटर के 10 मिलियनवें से 100 मिलियनवें हिस्से) दृश्यमान प्रकाश तरंगों की तुलना में बहुत बड़ी होती हैं, इसलिए वे बिना रंग भिन्नता के प्रकाश को बिखेरती हैं।

यही कारण है कि बादलों द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश आने वाले प्रकाश के समान रंग ग्रहण कर लेता है। उदाहरण के लिए बादल दोपहर के समय सफेद या भूरे रंग के और सूर्योदय या सूर्यास्त के समय नारंगी या लाल दिखाई देंगे।

इस तरह बादल एक पर्दे की तरह काम करते हैं जिस पर प्रकृति के रंग उकेरे जाते हैं। यही कारण है कि सूर्यास्त या सूर्योदय इतना सुंदर होता है जब कुछ बादल हमें रंग दिखाने के लिए आसमान में उपलब्ध होते हैं।

टिंडल इफेक्ट (Tyndall Effect) क्या है?

आकाश के रंग को सही ढंग से समझाने की दिशा में पहला कदम 1859 में जॉन टिंडाल द्वारा उठाया गया था। उन्होंने पाया कि जब प्रकाश छोटे कणों को निलंबित रखने वाले एक साफ लिक्विड से गुजरता है, तो छोटे नीले तरंग दैर्ध्य लाल की तुलना में अधिक मजबूती से बिखरते हैं।

यह पानी के एक टैंक के माध्यम से सफेद प्रकाश की एक किरण को चमकाकर प्रदर्शित किया जा सकता है जिसमें थोड़ा सा दूध या साबुन मिलाया जाता है। इस प्रयोग के अंदर किरण को नीले प्रकाश द्वारा बिखरा हुआ देखा जा सकता है।

लेकिन अंत से सीधे देखा जाने वाला प्रकाश टैंक से गुजरने के बाद लाल हो जाता है। साथ ही बिखरे हुए प्रकाश को ध्रुवीकृत प्रकाश के एक फिल्टर का उपयोग करके ध्रुवीकृत भी दिखाया जा सकता है। यह ठीक उसी तरह है, जैसे कि पोलेरॉइड धूप के चश्मे के माध्यम से आकाश गहरा नीला दिखाई देता है।

इसे सबसे सही ढंग से टिंडल इफेक्ट कहा जाता है, लेकिन यह आमतौर पर भौतिकविदों द्वारा रेले स्कैटरिंग के रूप में भी जाना जाता है। लॉर्ड रेले के बाद इसे ऐसा कहा गया था, जिन्होंने कुछ वर्षों बाद इसका अधिक विस्तार से अध्ययन किया।

उन्होंने दिखाया कि प्रकीर्णित प्रकाश की मात्रा पर्याप्त रूप से छोटे कणों के लिए तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इससे पता चलता है कि नीला प्रकाश, लाल प्रकाश की तुलना में (700/400)4 ~= 10 के गुणक से अधिक प्रकीर्णित होता है।

धूल या अणु?

टाइन्डल और रेले ने सोचा कि आकाश का नीला रंग वायुमंडल में धूल के छोटे कणों और जलवाष्प की बूंदों के कारण होना चाहिए। आज भी लोग कभी-कभी गलत कहते हैं कि ऐसा ही है।

बाद में वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि यदि यह सच होता, तो वास्तव में नमी या धुंध की स्थिति में भी आकाश के रंग में अधिक भिन्नता होगी, इसलिए उन्होंने सही ढंग से माना कि हवा में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के अणु प्रकाश को बिखेरते हैं।

अंततः 1911 में आइंस्टीन द्वारा मामला सुलझाया गया, जिन्होंने अणुओं से प्रकाश के प्रकीर्णन के लिए विस्तृत सूत्र की गणना की और यह प्रयोग के अनुरूप पाया गया।

अवलोकन के साथ तुलना करने पर वह अवोगाद्रो की संख्या के एक और सत्यापन के रूप में गणना का उपयोग करने में सक्षम था। अणु प्रकाश को बिखेरने में सक्षम होते हैं क्योंकि प्रकाश तरंगों का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अणुओं में विद्युत द्विध्रुवीय क्षणों को प्रेरित करता है।

आसमान वायलेट क्यों नहीं होता है?

यदि कम तरंगदैर्घ्य सबसे अधिक प्रकीर्णित होते हैं, तो एक पहेली है कि आकाश बैंगनी क्यों नहीं दिखाई देता। यह सबसे कम दृश्य तरंगदैर्घ्य वाला रंग है।

सूर्य से प्रकाश उत्सर्जन का स्पेक्ट्रम सभी तरंग दैर्ध्य पर स्थिर नहीं होता है, और अतिरिक्त रूप से उच्च वातावरण द्वारा अवशोषित होता है। इसलिए प्रकाश में बैंगनी रंग कम होता है।

हमारी आंखें भी बैंगनी रंग के प्रति कम संवेदनशील होती हैं। वह उत्तर का हिस्सा है; अभी तक एक इंद्रधनुष से पता चलता है कि नीले रंग से परे एक महत्वपूर्ण मात्रा में दृश्यमान हल्के रंग का इंडिगो और बैंगनी रहता है।

इस पहेली का बाकी उत्तर हमारी दृष्टि के काम करने के तरीके में निहित है। हमारे रेटिना में तीन प्रकार के रंग रिसेप्टर्स या शंकु होते हैं। उन्हें लाल, नीला और हरा कहा जाता है क्योंकि वे उन तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश के प्रति सबसे अधिक प्रतिक्रिया करते हैं।

जैसा कि वे विभिन्न अनुपातों में उत्तेजित होते हैं, हमारी दृश्य प्रणाली हमारे द्वारा देखे जाने वाले रंगों का निर्माण करती है। जब हम आकाश की ओर देखते हैं, तो लाल शंकु बिखरी हुई लाल रोशनी की थोड़ी मात्रा पर प्रतिक्रिया करते हैं।

लेकिन नारंगी और पीले रंग की तरंग दैर्ध्य के लिए भी कम दृढ़ता से प्रतिक्रिया करते हैं। हरे शंकु पीले और अधिक दृढ़ता से बिखरे हुए हरे और हरे-नीले तरंग दैर्ध्य का जवाब देते हैं। नीले रंग के शंकु नीले तरंग दैर्ध्य के पास के रंगों से उत्तेजित होते हैं, जो बहुत अधिक बिखरे हुए होते हैं।

यदि स्पेक्ट्रम में इंडिगो और वायलेट नहीं होते, तो आकाश हल्के हरे रंग के साथ नीला दिखाई देता। लेकिन सबसे ज्यादा बिखरी हुई इंडिगो और वायलेट वेवलेंथ लाल शंकुओं के साथ-साथ नीले रंग को भी उत्तेजित करती हैं, यही वजह है कि ये रंग एक अतिरिक्त लाल रंग के साथ नीले दिखाई देते हैं।

शुद्ध प्रभाव यह है कि लाल और हरे रंग के शंकु आकाश से प्रकाश द्वारा लगभग समान रूप से उत्तेजित होते हैं, जबकि नीला अधिक दृढ़ता से उत्तेजित होता है। यह संयोजन हल्के आसमानी नीले रंग के लिए जिम्मेदार है।

यह संयोग नहीं हो सकता है कि हमारी दृष्टि आकाश को शुद्ध रंग के रूप में देखने के लिए समायोजित है। हम अपने पर्यावरण के साथ फिट होने के लिए विकसित हुए हैं; और प्राकृतिक रंगों को सबसे स्पष्ट रूप से अलग करने की क्षमता शायद एक survival advantage है।

सूर्यास्त

जब हवा साफ होगी तो सूर्यास्त पीला दिखाई देगा, क्योंकि सूर्य का प्रकाश हवा के माध्यम से एक लंबी दूरी तय कर चुका होता है। इस कारण इसमें नीला प्रकाश पहले ही बिखर जाता है। यदि वायु छोटे-छोटे कणों से प्रदूषित है, चाहे प्राकृतिक हो या अन्य, तो सूर्यास्त अधिक लाल होगा।

समुद्र के ऊपर सूर्यास्त भी नारंगी होता है, यह हवा में नमक के कणों के कारण होता है। जो प्रभावी टिंडल स्कैटर होते हैं। सूर्य के चारों ओर का आकाश लाल दिखाई देता है, साथ ही सूर्य से सीधे आने वाला प्रकाश भी लाल दिखाई देता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि सभी प्रकाश छोटे कोणों के माध्यम से अपेक्षाकृत अच्छी तरह से बिखरा जाता है। लेकिन नीले रंग की रोशनी पीले, लाल और नारंगी रंगों को छोड़कर अधिक से अधिक दूरी पर दो बार या अधिक बिखरने जाती है।

Blue Haze और Blue Moon क्या है?

बादल और धूल की धुंध सफेद दिखाई देती है क्योंकि उनमें प्रकाश की तरंग दैर्ध्य की तुलना में बड़े कण होते हैं। जो सभी तरंग दैर्ध्य को समान रूप से बिखेरते हैं (मी स्कैटरिंग)। लेकिन कभी-कभी हवा में अन्य कण भी हो सकते हैं जो बहुत छोटे होते हैं।

कुछ पर्वतीय क्षेत्र अपनी नीली धुंध के लिए प्रसिद्ध हैं। वनस्पति से टेरपेन के एरोसोल वायुमंडल में ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करके लगभग 200 एनएम के छोटे कण बनाते हैं, और ये कण नीले प्रकाश को बिखेरते हैं।

एक जंगल की आग या ज्वालामुखी विस्फोट कभी-कभी वातावरण को 500-800 एनएम के सूक्ष्म कणों से भर सकता है, जो कि लाल रोशनी को बिखेरने के लिए सही आकार है।

यह सामान्य टिंडल इफेक्ट के विपरीत होता है, और लाल प्रकाश बिखर जाने के बाद से चंद्रमा नीले रंग का दिखाई देने लग जाता है। यह एक बहुत ही दुर्लभ घटना है, जो वास्तव में एक बार ब्लू मून में घटित होती है।

Opalescence क्या है?

Opalescence

टिंडल इफेक्ट प्रकृति में कुछ अन्य नीले रंगों के लिए भी जिम्मेदार होता है: जैसे कि नीली आंखें, कुछ रत्नों की अपारदर्शिता और नीले जे के पंख में रंग। इन बिखरने वाले कणों के आकार के अनुसार रंग भिन्न होते हैं।

जब एक तरल पदार्थ अपने महत्वपूर्ण तापमान और दबाव के पास होता है, तो छोटे घनत्व में उतार-चढ़ाव एक नीले रंग के लिए जिम्मेदार होता है जिसे क्रिटिकल ओपलेसेंस कहा जाता है।

लोगों ने कांच को एक नीली चमक देने के लिए कणों से भरे हुए सजावटी चश्मे बनाकर इन प्राकृतिक प्रभावों की नकल भी की है। लेकिन प्रकृति में सभी नीला रंग प्रकीर्णन के कारण नहीं होता है।

समुद्र के नीचे का प्रकाश नीला है क्योंकि पानी लगभग 20 मीटर से अधिक दूरी के माध्यम से प्रकाश की लंबी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है। जब समुद्र तट से देखा जाता है, तो समुद्र नीला भी होता है क्योंकि यह निश्चित रूप से आकाश को दर्शाता है।

कुछ पक्षियों और तितलियों को अपना नीला रंग विवर्तन प्रभाव से प्राप्त होता है।

मंगल ग्रह का आकाश लाल क्यों होता है?

1977 में वाइकिंग मार्स लैंडर्स और 1997 में पाथफाइंडर से वापस भेजी गई इमेजस ने मंगल ग्रह की सतह से एक लाल आकाश देखा। यह मंगल ग्रह पर समय-समय पर आने वाली धूल भरी आँधियों में लाल लौह से बने धूल के कणों के कारण होता हैं।

मंगल ग्रह के आकाश का रंग मौसम की स्थिति के अनुसार बदलता रहता है। यह तब नीला होता है, जब हाल ही में कोई तूफान नहीं आया हो। लेकिन यह मंगल के पतले वातावरण के कारण पृथ्वी के दिन के आकाश से अधिक गहरा होगा।

इसलिए जब मंगल ग्रह का वातावरण पूरी तरह से साफ होता है, तो उसकी सतह से देखने पर आसमान नीले रंग का दिखाई देता है। परंतु मंगल की सतह पर लगातार आँधियाँ चलती रहती है, जो प्रकृति में लोहे के बने कणों को बिखेरती है।

मंगल ग्रह की सतह लाल है। क्योंकि उसकी सतह पर आयरन ऑक्साइड की परत बिछी हुई है। इस कारण इसे हम लाल ग्रह भी कहते हैं। यही आयरन ऑक्साइड के कण वातावरण में फैले रहते हैं।

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