வானம் நீல நிறமாகத் தெரிவது ஏன்?

மேகமில்லாத வானம் பகல் நேரத்தில் நீலநிறமாகக் காட்சியளிப்பது ஏன் என்று என்றாவது நீங்கள் சிந்தித்தது உண்டா? வளி மூலக்கூறுகள் ஏனைய நிறங்களை விட நீல நிறத்தை அதிகம் அதிகம் தெறிப்படையச் செய்வதே இதற்குக் காரணம். அப்போது சூரிய அஸ்தமனத்தின் போது மட்டும் சூரியனும் வானமும் இளஞ்சிவப்பு, சிவப்பு நிறங்களில் தோன்றுவது ஏன்? அதிகமான மக்கள் ஏன் விஞ்ஞானம் படித்தவர்கள் கூட இதன் காரணத்தை பிழையாகவும் அரைகுறையாகவுமே விளங்கியுள்ளனர். இந்த விஷயத்தை இயன்றவரை அறவே குறையற்றதாக பாமரர்களும் விளங்கும் வண்ணம் நாம் விளக்குகிறோம்.

வெள்ளொளியானது 7 நிறங்களின் கலவை என்பதற்கு வானவில்லின் சாட்சியொன்றே போதும். இதை முதன்முதலில் நிரூபித்த ஐசாக் நியூட்டன் எனும் விஞ்ஞானியோ சாட்சிக் கூண்டில் நிற்க வைத்தது அரியத்தையாகும். (அரியம் என்பது கண்ணாடியினாலான முப்பரிமான முக்கோணம் என்று வைத்துக்கொள்ளலாம்.) அரியத்தினுடு வெள்ளை நிற ஒளியை அனுப்பும் போது 7 நிறங்களும் பிரிந்து வெளிப்படும். விஞ்ஞான மொழியில் இது திருசியம்( spectrum ) எனப்படும். ஒவ்வொரு நிறமும் தனக்கே உரித்தான அலைநீளங்களைக் கொண்டிருப்பதே இதற்குக் காரணம்.

சிவப்பு நிறமானது பெரிய அலைநீளத்தைக் கொண்டது. இதன் அலைநீளம் 720 நனோ மீற்றர் (nm) ஆகும். ஒரு நனோ மீற்றர் என்பது ஒரு மீட்டர் நீளத்தின் 100 கோடியில் ஒரு மடங்கு. அலை நீளம் குறைந்தது ஊதா நிறமாகும். இது 380 nm அலைநீளம் உடையது. இதற்கு இடைப்பட்ட நிலையில் உள்ள நிறங்களின் அலைநீளத்துக்கு அமைய ஏறுவரிசை வருமாறு. கருநீலம், நீலம், பச்சை, மஞ்சல், இளஞ்சிவப்பு.

டின்டோல் விளைவு (Tyndall Effect)

வானத்தின் நிறம் பற்றிய தேடலின் முதற்படியில் காலடி வைத்தவர் ஜோன் டின்டோல் ஆவார். வளி, நீர் போன்ற தெளிவான ஊடகங்களினூடாக ஒளி செல்லும் போது அங்குள்ள தூசு, நீராவி, மிகச்சிறு நீர்த்துணிக்கைகள் போன்றவற்றில் மோத நேரிடும். இவ்வாறு மோதுவதனால் அலை நீளம் அதிகமான சிவப்பு நிறத்தை விட அலைநீளம் குறைந்த நீல நிறமானது அதிக அளவில் பரவல் தெறிப்படையும் என்று இவர் கூறினார். இதை விட சற்றுத் துல்லியமாக இவ்விடயத்தை லோர்ட் இரேலி (Lord Rayleigh) என்பவர் ஆராய்ச்சி செய்யததால் இத்தோற்றப்பாடு பௌதிகவியலாளர்களினால் “இரேலி பரவல் தெறிப்பு(Rayleigh scattering)” என இன்றளவு வரை அழைக்கப்படுகின்றது.

தூசு துணிக்கையா? வளி மூலக்கூறா?

வளியில் உள்ள தூசுக்களிலும், நீராவியில் உள்ள நீர்த்துணிக்கைகளிலும் சூரிய ஒளி மோதுவதினால் நீலநிறமானது பரவல் தெறிப்படையும். எனவே பகல் நேரத்தில் மேல் நோக்கி எங்கு பார்த்தாலும் பரவல் தெறிப்படையும் நீலநிறமே எமது கண்களுக்குத் தெரியும். இதனால் தான் வானம் நீல நிறமாகத் தோன்றுகிறது என்பது டின்டோல், இரேலியாகிய இருவரினதும் வாதமாகும். இன்றுவரையிலும் அனேகமானவர்கள் இவ்வாறுதான் நம்பிவருகின்றனர்.

தூசு துணிக்கை அதிகமாகவுள்ள, ஈரப்பதன் அதிகமாகவுள்ள நிலைகளில் வானத்தின் நிறம் வேறுபடவேண்டுமே என்று இவ்வாறு நம்புபவர்களிடம் சில தர்க்கரீதியான கேள்விகளைக் கேட்டுப் பார்த்தால் அதற்கு அவர்களிடம் விடையில்லை. தூசு துணிக்கைகளினதும், நீர்த்துணிக்கைகளினதும் விட்டமானது வெள்ளொளியின் அனைத்து நிறங்களினதும் அலைநீளங்களை விடப் பெரியது. எனவே இதில் மோதும் ஒளியின் அனைத்து நிறங்களும்; தெறிக்கும் (Mie scattering). அனைத்து நிறங்களும் ஒரே நேரத்தில் சம அளவு தெறிப்பதால்தான் தூசு துணிக்கைகளும் மேகக் கூட்டங்களும் வெள்ளை நிறமாகத் தோன்றுகின்றது. வானத்தின் நிறத்துக்கும், தூசு துணிக்கைகளுக்கும் சம்பந்தம் இல்லை என்று இதிலிருந்து தெரிகிறது.

வளிமண்டலத்தில் 99% காணப்படும் ஒட்சிசன், நைதரசன் ஆகிய வாயு மூலக்கூறுகளில் ஒளி மோதி பரவல் தெறிப்பு அடைவதே இதற்குக் காரணம் என்று பின்னர் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இச்செயற்பாட்டை மிகத் துல்லியமாக சமன்பாடு ஒன்றின் மூலம் அளவிட்டுக் கூறியவர் ஐன்ஸ்டைன் ஆவார்.

வானம் ஏன் ஊதா நிறமாகத் தெரிவதில்லை?

வெள்ளொளியில் உள்ள அலைநீளம் குறைந்த நிறமே அதிக அளவில் பரவல் தெறிப்பு அடையும் என்று நாம் முன்னர் குறிப்பிட்டோம். இங்கு ஒரு நியாயமான சந்தேகம் உங்களுக்குத் தோன்றலாம். நீல நிறத்தைவிட ஊதா நிறமே அலைநீளத்தில் குறைந்தது. இதையும் முன்னர் நாம் விளக்கியுள்ளோம். அப்படியாயின் நீல நிறத்தைவிட ஊதாநிறமே அதிக அளவில் பரவல் தெறிப்படைந்து வானமானது ஊதாநிறமாகத் தோன்ற வேண்டும் என்பதே அந்தச் சந்தேகம். ஒளியில் உள்ள ஒவ்வொரு நிறங்களும் ஒரே அளவில் மாறாப் பெறுமானமாக இருப்பதில்லை. இன்னும் மேலதிகமாக நிறங்கள் மேல் வளிமண்டலத்தினால் உறிஞ்சப்படுவதுமுண்டு. இதனால் வெள்ளொளியில் குறைந்தளவு ஊதா நிறமே காணப்படும். எமது கண்கள் கூட ஊதா நிறத்துக்கு குறைந்த உணர்திறன் உடையது.

எமது கண்ணில் நிறம் எவ்வாறு பிரித்தறியப்படுகின்றது என்பதை விளங்கினால் இந்தச் சந்தேகம் இன்னும் இலகுவாக நீங்கிவிடும்.

சிவப்பு, நீலம், பச்சை என்று 3 வகையான நிறவாங்கிகள் நிறத்தை பிரித்துணரவென எமது கண்ணில் காணப்படும். இந்த 3 வகையான வாங்கிகளும் வித்தியாசமான விகிதங்களில் அருட்டப்படுவதனாலேயே பல மில்லியன் நிறங்கள் எமக்குத் தெரிகின்றது.

நாம் வானத்தைப் பார்க்கும் போது, மிகக் குறைந்த அளவில் பரவல் தெறிப்படையும் சிவப்பு நிறமானது சிவப்பு நிற வாங்கிகளால் வாங்கப்படும். இளஞ்சிவப்பு, மஞ்சல் ஆகிய நிறங்களும் சிவப்பு நிற வாங்கிகளாலேயே குறைந்த அளவில் வாங்கப்படும். வானத்தில் குறைந்தளவு பரவல் தெறிப்படையும் நிறங்களான பச்சை, மஞ்சல் ஆகிய நிறங்களை பச்சை நிற வாங்கிகள் வாங்கும். வானத்தில் அதிகம் பரவல் தெறிப்படையும் குறைந்த அலைநீளம் உடைய நீலம், கருநீலம், ஊதா போன்ற நீலம் சார்ந்த நிறங்களை கண்ணில் உள்ள நீல நிற வாங்கிகள் வாங்கும். ஒளியில் ஒருவேளை கருநீலம், ஊதா ஆகிய நிறங்கள் இல்லாது இருந்திருக்குமேயானால் வானமானது பச்சை சார்ந்த நீல நிறமாகத் தோன்றியிருக்கும். அதிகம் பரவல் தெறிப்படையும்; கருநீலம், ஊதா போன்ற நிறங்கள் நீல நிற வாங்கிகளை அதிகம் தூண்டினாலும் குறைந்த அளவில் சிவப்பு வாங்கிகளையும் தூண்டும்.

வானத்தில் இருந்து பரவல் தெறிப்படைந்து இவ்வாறு வரும் நிறங்களினால் கண்ணிலுள்ள சிவப்பு, பச்சை வாங்கிகள் சம அளவில் குறைவாகத் தூண்டப்படுவதோடு, நீல நிற வாங்கியானது அதிக அளவில் தூண்டப்படும். இதன் தேறிய விளைவு நிறமாக வெளிறிய நீலம் கிடைப்பதாலேயே வானம் நீலநிறமாகக் காட்சியளிக்கின்றது.

சூரிய அஸ்தமனம்.

தெளிவான வானம் உள்ளபோது சூரிய அஸ்தமனம் மஞ்சலாகத் தோன்றும்.

கடலில் சூரியன் மறையும் போது அது இளஞ்சிவப்பாகத் தோன்றக் காரணம் கடலுக்கு அன்மையில் உள்ள வளியில் காணப்படும் உப்புக்களே. வளிமண்டலம் மாசாகிக் காணப்படின் சூரிய அஸ்தமனம் சிவப்பாகக் காணப்படும். இது எவ்வாறு நடைபெறுகின்றது என்பதைப் பார்ப்போம்.

சூரியன் உச்சியில் இருக்கும்போது சூரியனுக்கும், நமக்கும் இடையிலான தூரம் மிகக் குறைவாகும். இதனால் சூரிய ஒளியின் அத்தனை நிறங்களும் ஒருசேர எமது கண்களை அடைவதால் சூரியன் வெள்ளை நிறமாகத் தோன்றும். சூரிய உதய, அஸ்தமனங்களின்போது சூரியனுக்கும், நமக்கும் இடையிலான தூரம் அதிகமாகும். இதன்போது அலைநீளம் குறைந்த நிறங்கள் எல்லாம் பரவல் தெறிப்படைந்து இறுதியில் அலைநீளம் கூடிய சிவப்பு, சிவப்பு சார்ந்த நிறங்களே கண்ணை வந்தடையும். இதனாலேயே சூரிய அஸ்தமனம் இவ்வாறு காணப்படுகின்றது.

(சகோதரர் ரஸ்மி அவா்கள் எழுதிய இந்தக் கட்டுரை ஸ்ரீலங்கா தவ்ஹீத் ஜமாத்தின் அழைப்புப் பத்திரிக்கையில் வெளியிடப்பட்டதாகும்.)

நன்றி - tntjtvr