چرا آسمان آبی است؟

وقتی که پرتویی از نور خورشید به درون اتاقی می تابد و پرده نقاشی ای را روشن می کند، رنگ های بسیاری به چشم ما می خورند اما اگر تابلو را لمس کنیم جز جسمی سرد حس نمی کنیم. پرتوئی از نور سفید خورشید در اثر تماس با تابلو به رنگ های درخشنده بسیاری تبدیل شده است. می دانیم که اگر رنگ به خصوصی توسط نور خورشید روشن گردد طول موج معینی به دست می دهد که مثلا آن را قرمز می نامیم. رنگ های دیگر نیز اگر به همین ترتیب در معرض نور آفتاب قرار گیرند طول امواج معینی ایجاد می کنند که نسبت به تعداد امواج آن در هر سانتیمتر رنگ به خصوصی می دهند. این تبدیل و تغییر که هر آن در پیش ما انجام می شود بسیار اسرارآمیز است.
هنگامی که انوار خورشید به سطح صیقلی جسمی برخورد نماید، بلافاصله منعکس می شود. اگر آن سطح کاملاً صیقلی باشد تمام نور برمیگردد اما اگر سطح جسمی صیقلی نباشد و سوراخ های ریز میکروسکوپی داشته باشد هیچ نوری از آن برنمی گردد. در این صورت می گوییم تمام نوری که به آن می تابد جذب آن شده است. سپس همان سطح ناصاف نیز شعاع هایی به خارج می فرستد ولی امواج این اشعه آنقدر از هم فاصله دارند که چشم ما آن را نمی تواند ببیند. این امواج را حرارت می نامیم زیرا اعصاب ما گرمای آن را حس می کند. اگر این امواج را از منشوری بگذرانیم موجه خواهیم شد که جزء امواج ماوراء قرمز قرار می گیرند. البته ما نمی توانیم این امواج را ببینیم ولی می دانیم در تقسیم بندی رنگ ها، امواج حرارت در ماوراء قرمز جای دارند زیرا گرما سنج و  آلات دقیق تر سنجش گرما را متاثر می کنند.
خورشید این میلیون ها ذرات انرژی را به زمین میفرستد. وقتی ذرات نور به سطح ناصاف برمی خورند صف های شان از هم می پاشد ولی انرژی شان بر جای می ماند در نتیجه ذرات سطح را به لرزش وامیدارند که سبب صادر شدن امواج انرژی گرما می شود. به این دلیل است که پارچه مشکی گرم تر از سفید است. رنگ سفید منعکس کننده بهتری است و کمتر از سیاه خاصیت جذب نور دارد.
وقتی امواج به سطح نیمه صیقلی هجوم می آورند و نیمی از آن جذب جسم می شوند و نیمی دیگر از ورود به جسم خودداری می کنند و به جهت دیگری می تازد. این انوار امواج شان آنقدر به هم نزدیک هستند که به نام پرتوهای بنفش خوانده می شوند. یعنی وقتی وارد چشم ما می شوند آن سطح را بنفش می بینیم زیرا رنگ های دیگر را به خود جذب کرده و همیشه رنگ بنفش از خود منعکس می کند. بنابراین علت اینکه جسمی رنگین است این است که بعضی از انوار رنگین را به چشم ما می رساند.
اتمسفر ما پر از ذرات غبار مانندی است که باعث انعکاس بعضی از امواج کوتاه نور آبی می شوند. امواج رنگ های دیگر از میان این ذرات بدون اینکه صدمه ای ببینند عبور می کنند. از طرف دیگر مولکول ها نیز در پراکندگی نور دست دارند. یک ملکول بخار آب حاوی دو اتم هیدروژن و یک اکسیژن است.  امواج منعکس شده آبی در فضا از ذره ای به ذره دیگر می جهند تا به چشم ما برسند. بنابراین می گوییم آسمان آبی است چون به هر طرف که نظر میکنیم این رنگ را حس می کنیم. اگر خلبانی چندین هزار متر در اعماق آسمان فرو رود از آن ارتفاع گزارش خواهد داد که رنگ آسمان تیره تر شده است در این صورت معلوم می شود که مشارالیه از منطقه غبار و بخار آب گذشته است و هوای بالای او انوار کمتری از رنگ های مختلف منعکس می سازد بنابراین آسمان به چشم او کمتر درخشان می آید.
زمانی که خورشید غروب می کند انوارش از لایه های بسیاری از غبار می گذرند. در این مواقع چندان از امواج آبی خود را از دست داده که قرمز به نظر می رسد  و خورشید چون گلوله سرخی پشت افق می رود.
شیشه رنگی تقریبا خاصیت رنگ نقاشی دارد یعنی نورهایی که تعداد امواح معینی در سانتیمتر دارند از خود عبود می دهند و بقیه را در خود جذب نموده و تبدیل به امواج حرارتی می کنند.