غروب خورشید کدام سیاره به رنگ آبی است؟‎

یکی از زیباترین مناظر طبیعی، منظره غروب خورشید است. غروب خورشید با رنگ سرخ و جذابش که همه چشم ها را به خود خیره می کند و برای لحظاتی ذهن ما را خالی می کند تا با آرامش از منظره لذت ببریم. اما شاید جال باشد که بدانید، غروب خورشید در تمام سیاره ها به رنگ سرخ نیست. در اورانوس، آسمان غروب از آبی به فیروزه‌ای تغییر رنگ می‌دهد و در تیتان، یکی از قمرهای زحل، همان‌طور که خورشید به زیر افق فرو می‌رود، رنگ آسمان از زرد به نارنجی و قهوه‌ای تغییر می‌کند و در سایره سرخ یا همان مریخ، غروب خورشید به رنگ آبی است.

اما چرا رنگ غروب خورشید در مکان ها و سیاره های مختلف متفاوت است؟ کورت ایلر، استاد تمام ریاضیات در کالج عمومی تراکی مداوز در نوادا آمریکا، می گوید: این رنگ‌ها حاصل اتمسفر هر سیاره و نحوه‌ی پراکندگی نور خورشید توسط ذرات موجود در آن هستند. ایلر در سال ۲۰۱۴، نویسنده‌ی اصلی مقاله‌ای در نشریه‌ی اپتیک کاربردی بود و در آن علت آبی‌بودن غروب خورشید را در آسمان مریخ بررسی کرد.

اما اگر علاقه مند به دانستن جزییات رنگ آبی غروب خورشید در مریخ هستید، در خواندن ادامه مطلب همراه ما باشید.

علت تفاوت غروب خورشید در زمین و مریخ

در زمین، اتمسفر از مولکول‌های گازی بسیار ریز، عمدتا نیتروژن و اکسیژنی تشکیل شده که تاثیرشان در پراکندگی (به‌معنای جذب و بازنشر نور در جهتی متفاوت) طول موج کوتاه نظیر آبی و بنفش نسبت به طول‌های موج بلندتر قرمز بیشتر است. این نوع پراکندگی گزینشی توسط مولکول‌هایی کوچک، پراکندگی رایلی نامیده می‌شود و در میانه‌ی روز، آسمان آبی را به ما می‌دهد؛ اما در غروب و طلوع خورشید، وقتی نور باید مسافتی بیشتر را طی کند، حجم بیشتری از نور آبی پراکنده می‌شود؛ درنتیجه این طول موج‌های بلندتر قرمز و زرد هستند که به مسیر دید ما می‌رسند و سایه‌های پرجنب‌وجوش قرمز را به‌وجود می‌آورند.

هر سیاره‌ای که اتمسفرش تحت تسلط گازها است، از همان الگوی یادشده پیروی خواهد کرد: بدان معنا که رنگ‌های طول موج بلندتر در غروب خورشید غالب‌تر می‌شوند. به‌عنوان مثال در اورانوس، ذرات گاز هیدروژن، هلیوم و متان در اتمسفر این سیاره، طول موج‌های کوتاه‌تر سبز را ضمن جذب طول موج‌های قرمز بلندتر پراکنده می‌کنند (اما عمدتا دوباره منتشر نمی‌کنند). این اتفاق، آسمان آبی روشنی ایجاد می‌کند که در غروب خورشید به فیروزه‌ای تبدیل می‌شود؛ زیرا نور آبی نسبت به طول موج‌های بلندتر مایل به سبز، بیشتر پراکنده می‌شود.

اگر اتمسفر سیاره تحت تسلط موادی به‌جز گازها باشد، همه‌چیز درباره‌ی ظاهر غروب خورشید متفاوت خواهد بود. به‌عنوان مثال غروب خورشید آبی مریخ را درنظربگیرید. به‌گفته‌ی ایلر چگالی گاز اتمسفری تنها درحدود یک‌هشتادم زمین است و ازاین رو ذرات بزرگ‌تر گردوغبار نقش بیشتری در پراکندگی نور دارند. ایلر و همکارانش در مطالعه‌ی سال ۲۰۱۴ که در آن از داده‌های مریخ‌نورد اسپیریت استفاده شد، دریافتند که گردوغبار مریخی بسیار متفاوت‌تر از مولکول‌های گاز، نور را پراکنده می‌کند.

مولکول‌های گاز همانند نمونه‌های موجود در زمین، نور را در هر جهت پراکنده می‌کنند. درمقابل، گرد‌وغبار نور را عمدتا در یک جهت (به‌سمت جلو) پراکنده می‌کند. علاوه بر این، ذرات گرد‌وغبار نور قرمز را در زوایایی بسیار وسیع‌تر نسبت به نور آبی پراکنده می‌کنند. ازآنجا که نور آبی چندان گسترده پراکنده نمی‌شود، متمرکزتر می‌شود و از این‌رو شدت نور آبی در مریخ ۶ برابر بیشتر از نور قرمز است.

وقتی به غروب خورشید مریخی نگاه می‌کنید، درواقع قرص خورشید را سفید می‌بینید؛ زیرا نور با گذر از اتمسفر مریخ، تغییر رنگ نمی‌دهد. به‌گفته‌ی ایلر، در اطراف خورشید درخششی مایل به آبی وجود دارد و در نواحی دورتر، آسمان مایل به قرمز به‌نظر می‌آید. آنجا نورهای قرمزی را می‌بینید که در زوایای بزرگ‌تر پراکنده شده‌اند.

ماجرای اولین عکس از غروب خورشید در مریخ

کاوشگر کنجکاوی (Curiosity) ناسا که در اوت ۲۰۱۲ در مریخ فرود آمده، نخستین تصاویر رنگی خود را از یک غروب خورشید آبی‌رنگ در این سیاره ثبت کرده است.

 مریخ‌نورد کنجکاوی این تصاویر را با استفاده از دوربین پرقدرت رنگی MastCam ثبت کرده است.

هر روز مریخی موسوم به سول، ۲۴ ساعت و ۳۹ دقیقه است. تصاویر غروب خورشید که در روز ۹۵۶ مریخی (۱۵ آوریل برابر با ۲۶ فروردین) ثبت شده‌اند، با غروب زمینی بسیار متفاوت بوده و به رنگ آبی است. این تفاوت رنگ به دلیل جو نازکتر مریخ و غبار درون آن است.

این تصاویر در میان توفانهای غبار گرفته شده‌اند که مقادیر زیادی از ذرات غبار درون جو منتشر بوده است. این امر به محققان اجازه داد تا توزیع عمودی گرد و غبار را در جو مریخ بررسی کنند.

به گفته محققان، رنگهای این تصاویر از این واقعیت سرچشمه می‌گیرند که اندازه غبارهای ریز برای نفوذ رنگ آبی به درون جو، بسیار مناسب بوده است. زمانی که رنگ آبی از غبار منکسر می‌شود، نسبت به رنگهای دیگر، در فاصله نزدیکتری از جهت خورشید قرار می‌گیرد. سایر بخشهای آسمان به رنگ زرد تا نارنجی است، زیرا نور زرد و قرمز بجای جذب شدن توسط خورشید، در کل آسمان منتشر می‌شوند.

این دقیقا متفاوت از غروب خورشید در زمین است که در آن، آسمان با فرو رفتن خورشید در افق به رنگ قرمز و زرد درآمده و در سایر بخشها، آبی است.

تصاویر دریافتی از کنجکاوی در ابتدا به رنگ سفید و سیاه بود. این تصاویر با الگوی «ماتریس بایر» به صورت رنگی درآمده‌اند.

فیلتر بایر، مجموعه‌ای از فیتلرهای رنگی است که روی آشکارساز MastCam قرار گرفته‌اند. هر پیکسل به رنگ قرمز، سبز یا آبی رنگ‌آمیزی شده و با باز شدن شاتر MastCam، نور بر اساس اینکه چشم انسان چگونه آن را مشاهده می‌کند، وارد هر کدام از این پیکسل‌ها می‌شود.

اگرچه خود حسگر نمی‌تواند رنگها را تعبیر کند. دوربین‌های دیجیتالی از نرم‌افزار آنبرد برای رمزگشایی از ماتریس مقیاس خاکستری، برخوردارند، اما برخی از داده‌های بایر، دریافتی از کاوشگر کنجکاوی، باید روی زمین رمزگشایی شوند.

ثبت این تصاویر حدود شش دقیقه و ۵۱ ثانیه بطول انجامیده است.

اگرچه این تصاویر از وضوح بسیار بالایی برخوردار بوده و برای نخستین بار توسط کنجکاوی ثبت شده‌اند، اما این نخستین تصاویر از غروب خورشید در مریخ نیست که به زمین ارسال شده‌اند. در سال ۲۰۱۰، آزمایشگاه جت رانشگر ناسا یک ویدئو از غروب خورشید را که کاوشگر فرصت در نوامبر آن سال ثبت کرده بود، منتشر کرد.