האם אי פעם עצרתם לחשוב מדוע השמיים כחולים ביום בהיר, או איך השקיעות נצבעות בגווני אדום וכתום מרהיבים? התשובה טמונה בעקרון פיזיקלי בסיסי אך מרתק: פיזור ריילי.

תופעה זו, הקרויה על שם הפיזיקאי הבריטי לורד ריילי, מסבירה כיצד אור מתנהג כאשר הוא פוגע בחלקיקים קטנים ממנו, והיא חיונית להבנת תופעות רבות בטבע.

מהו פיזור ריילי?

פיזור ריילי מתרחש כאשר גלי אור נתקלים בחלקיקים שגודלם קטן בהרבה מאורך הגל של האור עצמו. באטמוספירת כדור הארץ, "החלקיקים" הללו הם למעשה מולקולות זעירות של חנקן וחמצן – קוטרן זעיר כל כך ביחס לאור הנראה לעין. כאשר אור השמש פוגע במולקולות אלה, הוא נבלע באופן רגעי ולאחר מכן נפלט מחדש לכל הכיוונים. אך זה לא קורה באופן אחיד לכל הצבעים.

מדוע השמיים כחולים?

המאפיין המרכזי של פיזור ריילי הוא שאורכי גל קצרים יותר מתפזרים באופן משמעותי הרבה יותר מאורכי גל ארוכים. דמיינו זאת כך: הצבע הכחול והסגול הם בעלי אורכי גל קצרים, ואילו אדום וכתום הם בעלי אורכי גל ארוכים.

לכן, כאשר אור השמש עובר דרך האטמוספירה שלנו, הצבעים הכחול והסגול "מתפזרים" בעוצמה רבה יותר על ידי מולקולות האוויר. פיזור זה גורם להם להתפזר לכל הכיוונים, ולהגיע לעינינו מכל נקודה בשמיים. זו הסיבה העיקרית שבגללה אנו רואים את השמיים בצבע כחול. למרות שאור סגול מתפזר אף יותר מכחול, אור השמש מכיל פחות סגול, והעיניים שלנו רגישות פחות לצבע זה.

צילום: Beautiful landscape / Shutterstock

מדוע השקיעות אדומות?

כאשר השמש שוקעת או זורחת, קרני האור שלה נאלצות לעבור דרך שכבה עבה וארוכה יותר של אטמוספירה. בגלל המרחק הגדול הזה, רוב האור הכחול והסגול כבר הספיק להתפזר ולהתרחק מקו הראייה הישיר שלנו.

מה שנשאר, ולמעשה מצליח להגיע ישירות אלינו, הם דווקא אורכי הגל הארוכים יותר – בעיקר אדום, כתום וצהוב. תופעה זו היא שיוצרת את מראה השקיעות והזריחות הבוהקות והדרמטיות שאנו כה אוהבים להתפעל מהן.

מעבר לשמיים: יישומים נוספים

פיזור ריילי אינו מוגבל רק לתופעות אטמוספריות. הוא אחראי גם על צבען של עיניים כחולות (כאשר אין פיגמנט כחול, אלא פיזור של אור כחול על ידי רקמות העין), ותורם למראה הלבן של ערפל או עשן. הבנת פיזור ריילי מספקת הצצה מרתקת לאופן שבו אינטראקציות פשוטות בין אור לחומר יכולות להשפיע באופן עמוק על העולם החזותי שסביבנו.