אור השמש הוא אור לבן המכיל את כל אורכי הגל אך שיא הפליטה שלה נגזר מטמפרטורת השמש ( טמפרטורת פני השטח היא כ 6000 מעלות צלסיוס) והוא שווה ארך לאורך גל של  550 ננומטר המתבטא כצבע צהוב.

 

השמים על פני כדור הארץ נראים כחולים משום שמולקולות החנקן והחמצן באטמוספרה מפזרות לעיננו בעיקר את אורך הגל המתבטא כאור כחול ומעבירות ללא הפרעה את אורכי הגל המתבטאים כצבע האדום והצהוב של האור. בחלל לא קיימת אטמוספרה ולכן אין כל חומר (גז, נוזלי או מוצק) שיכול לפזר את האור(למעשה החלל אינו ריק מוחלט אך צפיפות החומר היא אפסית).

כאשר ממריאים בחללית מפני כדור הארץ - ניתן לראות איך השמיים סביבנו הופכים מתכלת לכחול, כחול עמוק ולבסוף כאשר נצא מחוץ לאטמוספרה לשחור של החלל. אם היינו יוצאים מחוץ לאטמוספרה גם צבע השמש הנראה לנו היה משנה מעט את הגוון.

 

לקראת זריחה ושקיעה השמש נמוכה מאוד בשמיים והמרחק שקרני השמש עוברות באטמוספרה ארוך הרבה יותר. עקב כך, מרבית האור בעלי אורכי גל קצרים מתפזר הרבה לפני שהוא מגיע אלינו ומה שנותר זה אורכי הגל הארוכים יותר (קרי אדום וכתום). ככל שיהיו יותר חלקיקים באוויר (עשן, אבק, זיהום אוויר, מלח) כך הצבעים יטו לכיוון האדום.
 

התמונות נלקחו מויקיפדיה

על פני הירח לא קיימת אטמוספרה ולכן אין כל חומר (גז, נוזלי או מוצק) שיכול לפזר את האור והשמיים מפני הירח נראים שחורים.

 לעומת השמיים הכחולים, עננים יראו לבנים.
חלקיקי המים בענן מספיק גדולים כדי להחזיר ולפזר את האור הפוגע בהם (כפי שאמרנו אור השמש מכיל את כל ספקטרום הצבעים= אור לבן) הפיזור של כל אורכי הגל הוא אחיד ולכן הצבע המתקבל כאשר האור פוגע ברשתית העין הוא לבן.
ענני גשם הם מקרה ספציפי והם יראו אפורים כאשר אור השמש המגיע מלמעלה לא חודר דרכם באופן מלא.
ככל שיותר אור ישבר או יחסם בדרכו (reflection/absorption) כך הענן יראה יותר כהה, פשוט מכיוון שפחות אור יחדור ויגיע לרשתית העין. במידה ונביט על צידו העליון של ענן אפור כהה (ממטוס למשל) היינו רואים כי למעשה צבעו לבן כשלג.

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

28 תגובות

  • רוני

    שאלה נוספת

    מדוע הצבע הכחול הוא רק כאשר מסתכלים לשמים הרחוקים אבל אם מסתכלים קרוב יותר האויר שקוף ולא כחול

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןכרמל שור

    מה שיותר עמוק יותר כחול

    <p>
    שלום רוני! ענינו בעבר על <a href="http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/physics/%D7%9E%D7%93%D7%...שאלה דומה</a>,בקצרה, אפשר לומר שכיון שכפי שהוסבר מולקולות החנקן והחמצן הן אלו מפזרות את האור ומחזירות אל עינינו את אורכי הגל הכחולים. כדי להבחין בתופעה, יש צורך בהרבה מולקולות ותהליכי שבירה כאלו = נפח גדול של אויר=מרחק גדול.</p>

  • מוריה

    אורך גל

    אני חושבת שזה לא כל כך ברור לאנשים שאינם יודעים מהו אורך גל.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןביאנה

    אורך גל

    מוריה שלום,

    אשמח להפנות אותך למגוון כתבות באתר שלנו שיכולות להעשיר את הידע שלך לגבי אורכי גל:

    הספקטרום האלקטרומגנטי - האור הנראה

    מהם הצבעים שמרכיבים את אור השמש?

    האם אפשר לשנות אורך גל?

    דף המרכז כתבות רבות נוספות

     

    קריאה מהנה:)

    ביאנה ברנשטיין

  • תום

    אם כך מדוע השמיים לא סגולים ?

    אם הכחול מתפזר מפני שהוא בעל אורך גל קצר, הייתי מצפה שאורך גל קצר יותר כמו הסגול יתפזר גם כן. אם כך מדוע השמיים לא צבועים בכחול/סגול ?
    ועוד ניתן להוסיף : הרי בקשת ניתן לראות את הסגול וגם אם נבצע נפיצה של האור על ידי פריזמה בגובה פני הים נוכל גם כן לראות את הסגול כך שהוא כן חודר את כל שכבות האטמוספירה ומגיע עד עינינו על הקרקע. אז למה השמיים לא סגולים / כחולים ?

  • אליחי

    זה נובע מעקום ההיענות של העין

    זה נובע מעקום ההיענות של העין. העין שלנו רגישה בצורה שונה לאורכי גל שונים. אורך הגל הרגיש ביותר לעין שלנו (ביום) הוא הירוק (אמרו לי שלכן זה הצבע של השלטים בכביש) , וככל שמתרחקים ממנו ההיענות יורדת, עד לאינפרא אדום/אולטרא סגול שאיננו רואים. לכן, למרות שסגול מתפזר יותר, ההתחשבות בהיענות של העין גורמת לנו לראות טוב יותר את הכחול שקרוב אליו.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    נכון מאוד

    ובנוסף - הספקטרום של השמש, כלומר תערובת אורכי הגל / הצבעים שהשמש פולטת מכיל הרבה פחות אור סגול מכחול, יש מעט מדי סגול באור השמש. ראה סרטון שעונה בדיוק על השאלה המקורית:
    https://www.youtube.com/watch?v=0b1fqodmZJ0

  • מאיר ברק

  • עידית

    אטמוספירה

    באיזו שכבה של האטמוספירה מתפזר האור
    הכי בקלות?
    חוץ מזה לא ידעתי שיש סטייה למסלול הירח , לפי השאלה ששאלו כאן
    אקרא את התשובה של האתר.

  • התשובות בקישורים

    לעידית

    יש קישורים גם בנושא האטמוספירה.

  • מאיר ברק

    הנה קישור רלוונטי

    קישורים:
    מרכיבייה של האטמוספרה
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1503&incat=1412&a...

  • גלעד-סטודנט למד...

  • זיו

    כל הכבוד!!!!!

    איזה כיף. במקרה הגעתי .נהנתי והישכלתי.
    הלוואי ותוכלו לענות גם בצורה יותר פשטנית לצעירים במשפחתינו.
    בגיל שבו שואלים על הכל "למה?"
    תודה רבה.

  • מאיר ברק

    אור בהחלט קובע את צבע השמים, יחד עם פרמטרים נוספים

    כפי שמופיע בתשובה ובקישורים האמורים.

    אורכי הגל בהם השמש מאירה, המרחק שהקרניים עוברות באטמוספרה, רמת זיהום האוויר הם פרמטרים עיקריים. בהחלט אם אין אור שמש השמיים יהיו שחורים (= לילה).

  • הדר

    צבע השמיים

    אז לפי ההסברים שלך ושל מט"ח צבע השמיים קשור אך ורק באור השמש, כלומר כשאין את אור השמש בלילה אז השמים שחורים, וכשיש ביום אז הם כחולים בגלל הפיזור שנובע מאור השמש בלבד
    אכן כך?

  • גלית

    הירח

    ביום שבת צפיתי בסרט אימפקט בYES סרטים
    שהוקרן בין 1400 ל1700 2 חלקים,
    תוכן הסרט הוא על סטיית הירח ממסלולו
    תוך היכנסותו למסלול כדוה"א ואיום ע"י כך על
    השמדתו של כדוה"א,
    שאלתי: הירח חג עם סטיה כל הזמן, נכון?
    מה גורם לו לסטות ממסלולו? והאם ניתן לחשב את הסטייה הזו במדויק?

  • מאיר ברק

  • קישור לשאלההירח

    הירח

    מצאתי קישור באתר עם תשובה לשאלתי.
    תודה על הקישורים המעניינים שממצאים המון נושאים. גלית.

  • מאיר ברק

    תשובה

    נתחיל מהעובדה שצבע הים אינו השתקופת השמיים!
    המים בולעים חלק גדול מהקרינה האלקטרומגנטית של השמש בטווח האור הנראה.
    עיקר הבליעה היא באורכי הגל הארוכים (אורכי גל של הצבעים אדום, כתום וצהוב), בדיוק כפי שמתרחש באטמוספרה (שמים).
    אורכי הגל הקצרים לעומת זאת (אורכי גל של הצבעים כחול וסגול) עוברים פיזור בצורה אחידה פחות או יותר והם גם אלו שפוגעים בעניים שלנו ולכן הים נראה כחול.

    מכאן ברור שהתשובה לשאלתך היא לא.
    השמים נראים לנו כחולים מכיוון שאורכי הגל הקצרים (של הצבעים כחול וסגול) עוברים פיזור בצורה אחידה פחות או יותר והם פוגעים בעניים שלנו.
    העלים למשל בולעים את כול אורכי הגל ןמחזירים רק את הירוק ולכן צבעם ירוק וכן הלאה.
    קישורים:
    הסבר מעולה באתר מט"ח
    http://science.cet.ac.il/science/colors/color16.asp

  • מאיר ברק

    מדובר על פיזור ולא ספקטרום פליטה

    האור הכחול מפוזר ממולקולות החנקן והחמצן ולקיקים קטנים נוספים במצויים באטמוספרה. אין כאן "עירור" של האטום הבולע פוטון ופולט פוטון אחר (כי אז היה מדובר על ספקטרום קליטה ופליטה).

    בקישור הבא יש הסבר טוב עם סרטון מהמדור "מאגר מדע" לגבי ספקטרום קליטה ופליטה
    קישורים:
    ספקטרום קליטה ופליטה
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1797&incat=1428&a...

  • מאיר ברק

    כפי שרשום בתשובה

    כפי שרשום בתשובה
    השמים על פני כדור הארץ נראים כחולים משום שמולקולות החנקן והחמצן באטמוספרה מפזרות לעיננו בעיקר את אורך הגל המתבטא כאור כחול ומעבירות ללא הפרעה את אורכי הגל המתבטאים כצבע האדום והצהוב של האור.

    הפיזור של קרינה אלקטרומגנטית (אור מהווה חלק מהטווח של קרינה זו) ע"י חלקיקים הקטנים מאורך הגל של הקרינה קרוי פיזור ריילי. המאפיין של פיזור ריילי הוא שככל שאורך הגל קצר יותר כך אורך הגל מתפזר יותר טוב.
    אורך הגל הכחול הוא הקצר מבין אורכי הגל הנראים לעין.

    הפיתוח וההסבר של המנגנון המדויק לפיזור ריילי הוא מעבר לרמה של אתר זה; בקצרה ניתן לומר שהקרינה הפוגעת בחלקיק יוצרת איתו אינטראקציה הגורמת לתנועה מחזורית היוצרת בעצמה קרינה הנפלטת מהחלקיק וזאת למעשה הקרינה המפוזרת.

  • גלית

    פיזור ריילי

    התשובה שלך מאוד עזרה לי להבין, היכן אפשר לאתר חומר על פיזור ריילי ללא נוסחאות ,
    בעיקר על האינטראקציה היוצרת קרינה נוספת הנפלטת מהחלקיק, את זה הבנתי רק מהתשובה
    שלך לא ידעתי על כך, לכן תודה !

  • מאיר ברק

    תודה רבה

    לצערי אין חומר ממש טוב בעברית ברשת (ככל שידוע לי).

    בקישורים הבאים (אנגלית) יש איורים טובים:
    קישורים:
    הסבר באתר היפר-פיסיקה
    http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/atmos/blusky.html

    הסבר באתר מדע פשוט
    http://www.sciencemadesimple.com/sky_blue.html

    הסבר באתר פיסיקה
    http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/BlueSky/blue_sky.html

  • גלית

    פיזור ריילי

    גם באנגלית זה בסדר , העיקר שאין נוסחאות .
    בדקתי , לינקים מעניינים !
    כייף לשאול אם מקבלים תשובות כאלה !
    תודה.

  • משה אמסלם

    האם תכלת השמים משפיע על צבעי היבשה

    האם תכלת השמים משפיע על צבעי היבשה (עצים,מדבר וכ\"ו) כפי שמשתקף לכחול במי הים?

  • נעמה פ.

    צבע הים

    אני חשבתי שהים כחול בגלל השמים,
    עכשיו מובן לי שלא.

  • ירון

    עוד שאלה

    אז מה זה אומר שהם מפזרים? ולמה רק את הכחול?

  • ירון

    הבהרה

    כאשר אתה אומר שהחמצן והחנקן מפזרים את הצבע הכחול
    האם אתה מתכוון שאורך גל זה מעורר יסודות אלו ואז נפלט בחזרה? ומה קורה עם שאר אורכי הגל בתחום האור הנראה?