فکر کنید یک صبح معمولی است و در قطب جنوب هستید. چشمانتان به آسمان می‌افتد و آبی آنقدر روشن و آشکار است که چشمانتان برق می‌زند. هوا آن‌قدر تمیز است که می‌توانید آن را با خیال راحت به ریه‌هایتان ببرید.

اکنون طوفانی از گرد و غبار را بر فراز هیمالیا فکر کنید. چشم‌هایتان را تنگ می‌کنید و تلاش می‌کنید ردی از آن آبی آسمان را ببینید، اما تنها چیزی که می‌بینید سفیدی مبهم است.

به این علت چرا آسمان برخی از نقاط جهان آبی‌تر از آسمان دیگر نقاط است؟

رنگ آسمان همیشه مورد دقت انسان‌ها بوده است، اما دانشمندان در حال کشف این نوشته می باشند که این رنگ زیاد مهم‌تر از آن چیزی است که ما تا به حال فکر می‌کردیم، چرا که یک سابقه قابل مشاهده از آنچه در هوای اطراف ما شناور است، می‌باشد.

رنگ آبی آسمان نتیجه اتفاق‌ای دلنشین است که دانشمندان آن را «پراکنش رایلی»(Rayleigh scattering) می‌نامند که در آن الکترون‌های حاضر در مولکول‌های هوا همانند نیتروژن و اکسیژن توسط میدان الکتریکی نوسانی نور زمان عبور از جو، تکان می‌خورند.

پراکنش رایلی طوری پراکنش کشسان نور یا دیگر امواج الکترومغناطیس است که به وسیله ذرات کوچکتر از طول‌موج، حتی اتم‌ها یا مولکول‌ها اتفاق می‌افتد.

این الکترون‌های نوسانی خود نور را در همه جهات مجدد ساطع می‌کنند. هر چه سریع تر توسط نور خورشید شتاب بگیرند، نور بیشتری تابش می‌کنند و از آنجایی که طول موج‌های مختصر‌تر در فرکانس‌های بالاتر نوسان می‌کنند و علتخواهد شد الکترون‌ها سریع تر شتاب بگیرند، بنفش و آبی رنگ‌هایی می باشند که تمایل دارند به گفتن نیرومندترین رنگ‌ها ظاهر شوند.

بعد چرا آسمان بنفش نیست؟ در واقع از نظر فنی، بنفش است. بنفش طول موج حتی مختصر‌تری نسبت به آبی دارد و به این علت زیاد تر پراکنده می‌شود، اما مقداری از آن در جو بالایی جذب می‌شود. ضمن این که چشم انسان به رنگ آبی حساس‌تر است، به این علت از نظر ما آسمان آبی به نظر می‌رسد.

با این حال، هنگامی هوا به کلمه «سنگین» است، با ذرات بزرگتر (هواپخش‌ها) همانند رطوبت، دوده و دود، نوع متغیری از پراکندگی معروف به «پراکندگی می»( Mie scattering) رخ می‌دهد. هنگامی نور با این ذرات بزرگتر برخورد می‌کند، همانند نقاط منفرد عکس العمل نشان نمی‌دهند. قسمت‌های گوناگون ذره به نقاط گوناگون موج ورودی جواب خواهند داد و الگوی زیاد پیچیده‌تری از نور پراکنده تشکیل می‌کنند. در این حالت، طول موج‌های گوناگون نور خورشید به طور مساوی پراکنده خواهد شد و علتخواهد شد آسمان سفید و مه‌آلود به نظر برسد. به همین علت است که ابرها که از قطرات ریز آب ساخته شده‌اند، سفید به نظر می‌رسند.

دانشمندان در یک پیش‌نویس تحقیقاتی تازه که تا این مدت مورد بازدید دقیق قرار نگرفته است، این اتفاق را در لحظه مشاهده کردند. آنها یک طوفان گرد و غبار را بر فراز هیمالیا مطالعه کردند و خواص نوری آن را زمان عبور از منطقه تجزیه و تحلیل کردند.

با حرکت طوفان گرد و غبار، ناگزیر در طول مسیر با ذرات آلودگی مخلوط می‌شود. محققان با اندازه‌گیری مقدار پراکندگی، جذب یا تحول مسیر نور توسط این ذرات توانستند ضریب ناکامی پیچیده آنها را تعیین کنند که معیاری از نحوه تعامل ذرات با نور است.

آنها کشف کردند که هنگامی گرد و غبار بیابان با این آلاینده‌ها مخلوط می‌شود، این ذرات بزرگتر نور را در طیف گسترده‌تری از طول موج‌ها پراکنده می‌کنند و نتیجه آن آسمانی است که سفید و مه‌آلود به نظر می‌رسد.

آمیت سینگ چندل(Amit Singh Chandel)، نویسنده مهم این مقاله گفت: در غرب هیمالیا، به ندرت گرد و غبار معدنی خالص می‌بینیم. در عوض، گرد و غبار آلوده را مشاهده می‌کنیم؛ ترکیبی پیچیده که در آن ذرات معدنی زیاد تر به گفتن پایه‌ای برای آلاینده‌های ساخته شده توسط انسان همانند کربن سیاه و سولفات‌ها عمل می‌کنند. این حالت اختلاط، سطح مقطع جذب و پراکندگی ذرات را تحول می‌دهد.

به حرف های چندل، هنگامی آلاینده‌هایی همانند کربن سیاه و سولفات‌ها به ذرات گرد و غبار می‌چسبند، مخلوط حاصل، نور خورشید را زیاد زیاد تر از گرد و غبار به تنهایی جذب می‌کند. جذب زیاد تر به معنی عبور نور کمتر از جو است و علتمی‌شود آسمان مه‌آلود به نظر برسد.

امکان پذیر فکر کنید نتیجه فقط یک تحول ظریف در رنگ آسمان است، اما پیامدهای آن زیاد گسترده‌تر از این است.

فرانک رابینسون(Frank Robinson)، دانشیار فیزیک در دانشگاه سکرد هارت(Sacred Heart) گفت: همان ذرات هواپخش به گفتن هسته‌های تراکم ابر عمل می‌کنند و به علت توانمندیشان در تحول ابرها و آب و هوا، دقت بسیاری را به خود جلب کرده‌اند.

وی این چنین گفت که تأثیر هواپخش‌ها بر راه اندازی ابرها یکی از بزرگترین عدم قطعیت‌ها در مدل‌سازی آب و هوای جهانی است. ابرهای سطح پایین به نام کومولوس که تراکم آنها توسط این ذرات آلاینده تسهیل می‌شود، مقدار بسیاری از نور خورشید را به فضا منعکس می‌کنند و سیاره را خنک می‌کنند، در حالی که ابرهای سطح بالا موسوم به سیروس، تاثییر معکوس دارند. این کار به گفتن سرمایش نهان شناخته می‌شود.

خنک‌سازی یا سرمایش نهان به ما تسکین مختصر‌مدتی از اثرات گرمایش جهانی می‌دهد، اما با چه هزینه بلندمدتی؟ اگر یک دفعه به ما الهام شود و تصمیم بگیریم هوا را از همه آلودگی‌هایش پاک کنیم که می‌توان او گفت به دلایل بسیاری برای سلامتی باید این کار را تا بحال می‌کردیم، آن سپر خنک‌کننده در عرض چند دهه ناپدید می‌شود، در حالی که CO2 که قرن‌ها است مسئول گرمایش زمین است، در جو باقی می‌ماند. نتیجه احتمالی نیز شتاب شدید گرمایش جهانی خواهد می بود.

به این علت معلوم می‌شود که رنگ آبی باشکوه آسمان ما فقط یک زیبایی نیست؛ بلکه زیاد تر نشانه‌ای از خلوص هوا و نتیجه‌ای از آنچه در آن شناور است و دیده نمی‌شود، می‌باشد.