„ერთი ხელოვანი მეგობარი მყავს, რომლის შეხედულებებსაც ხანდახან არ ვეთანხმები. ხელში აიღებს ყვავილს და ამბობს: „შეხედე, რა ლამაზია...“ მე თანხმობის ნიშნად თავს ვუქნევ. შემდეგ მეუბნება: „მე, როგორც ხელოვანს, შემიძლია ყვავილის სილამაზის დანახვა, შენ კი, როგორც მეცნიერს, გინდა, რომ ყველა დეტალს ჩაუღრმავდე და ყვავილის ესთეტიკურობას სრულად ვერ აღიქვამ“. უპირველეს ყოვლისა, მგონია, რომ ის სილამაზე, რომელსაც ის ხედავს, ჩემსავით სხვებსაც შეუძლიათ დაინახონ. მიუხედავად იმისა, რომ ესთეტიკურობის მხრივ მისნაირი გაწაფული არ ვარ… შემიძლია ყვავილის სილამაზით ტკბობა. ამასთან, მე ყვავილში მასზე ბევრად მეტს ვხედავ. შემიძლია წარმოვიდგინო მისი უჯრედები, მათში მიმდინარე კომპლექსური პროცესები, რომლებსაც თავ-თავისი სილამაზე აქვს. იმას ვგულისხმობ, რომ სილამაზე არა მხოლოდ ამ ერთსანტიმეტრიან მასშტაბზეა; სილამაზის დანახვა უფრო მცირე სკალაზეცაა შესაძლებელი. თავისთავად საინტერესო ფაქტია, რომ ყვავილები ასეთი ფერადია, რათა მწერები მიიზიდოს დამტვერვისთვის. ეს იმას ნიშნავს, რომ მწერებს ფერების დანახვა შეუძლიათ. აქვე მიჩნდება შეკითხვა: ესთეტიკის შეგრძნება უფრო მარტივ არსებებშიც არსებობს? რა ხდის რაიმეს ესთეტიკურს? იბადება უამრავი საინტერესო კითხვა. სამეცნიერო ცოდნა ყვავილს უფრო მეტ სილამაზეს და აღტაცებას მატებს. ის მხოლოდ მატებს და არ მესმის, როგორ შეიძლება მოაკლოს“. (რიჩარდ ფეინმანი)

სინათლე

რატომაა ცა ლურჯი? ცის სილურჯეს სამი ძირითადი ფაქტორი განაპირობებს: მზის სინათლე, ატმოსფეროს ნაწილაკები და ადამიანის მხედველობა. მოდი, დავიწყოთ სინათლით. სინათლე ელექტრომაგნიტური ველის რხევაა. როგორც ზღვაში რხევები წარმოქმნის წყლის ტალღებს, ასევე ელექტრომაგნიტური ველის რხევა სინათლის ტალღას ბადებს. მიუხედავად იმისა, რომ ტალღები ზღვაში და ელექტრომაგნიტურ ველში მეტად განსხვავდება ერთმანეთისგან, მათი მახასიათებლები მსგავსია. ტალღის ერთ-ერთი მახასიათებელია მისი სიხშირე - ანუ რამდენჯერ ირხევა ტალღა სივრცის გარკვეულ მონაკვეთში. ტალღაში არსებული ენერგია მისი სიხშირის პროპორციულია: ტალღის სიხშირის ზრდასთან ერთად იმატებს მისი ენერგიაც. სინათლის ტალღების ფერიც მათ სიხშირეზე, ანუ ენერგიაზეა დამოკიდებული.

ყველაზე დაბალენერგიული წითელი სინათლეა, ყველაზე მაღალენერგიული კი - იისფერი. ელექტრომაგნიტური ველის რხევები, რა თქმა უნდა, იისფერ სინათლეზე უფრო მაღალსიხშირიან და წითელზე უფრო დაბალსიხშირიან ტალღებსაც მოიცავს, მაგრამ ადამიანისთვის ხილული მხოლოდ წითლიდან იისფრამდე მონაკვეთია. 

მზიდან წამოსული სინათლე არ არის კონკრეტული სიხშირის, არამედ მრავალი სხვადასხვა სიხშირის მქონე ტალღების თანწყობაა. მზის სინათლე თეთრი სინათლეა. ის, წითლიდან ლურჯამდე, ყველა ფერის სინათლეს შეიცავს. ეს 1665 წელს ისააკ ნიუტონმა აღმოაჩინა. ნიუტონმა მზიდან წამოსული თეთრი სინათლის „სვეტი“ პრიზმაში გაატარა, სადაც სინათლე გარდატყდება და თეთრი სინათლე მის შემადგენელ კომპონენტებად იშლება. 

წვიმის შემდეგ ჰაერში წყლის წვეთების დიდი კონცენტრაციაა. მზის სინათლე წყლის წვეთებში ისევე გარდატყდება, როგორც პრიზმაში, ამის შედეგი კი ცისარტყელაა.
 

ატმოსფერო

დედამიწის ატმოსფეროს უმეტესობას აზოტის  და ჟანგბადის  მოლეკულები შეადგენს. როდესაც მზიდან წამოსული სინათლე ატმოსფეროში შემოდის, ატმოსფეროს მოლეკულებთან ურთიერთქმედებს და მათგან აისხლიტება. რაც უფრო მაღალია სინათლის ენერგია და სიხშირე, ის უფრო მეტ ნაწილაკს „ეჯახება“ და, შესაბამისად, მაღალენერგიული სინათლე უფრო მეტად „აისხლიტება“ და გაიბნევა ნაწილაკებისგან, ვიდრე დაბალენერგიული. 

ამ ეფექტს რელეის გაბნევა (Rayleigh scattering) ჰქვია. მეცხრამეტე საუკუნეში ბრიტანელმა ფიზიკოსმა ჯონ რელეიმ აჩვენა, რომ მცირე ზომის ნაწილაკებისგან სინათლის გაბნევის ინტენსიურობა სინათლის სიხშირის მეოთხე ხარისხის პროპორციულია. ანუ მაღალი სიხშირის მქონე სინათლე დაბალი სიხშირის მქონეზე ბევრად მეტად გაიბნევა: თუკი მაღალი სიხშირე დაბალზე 2-ჯერ მეტია, მაშინ ის 16-ჯერ უფრო მეტად გაიბნევა.

მზიდან წამოსული თეთრი სინათლის შემთხვევაში კი, სინათლის ლურჯი კომპონენტი დაახლოებით 10-ჯერ უფრო მეტად აისხლიტება და გაიბნევა ატმოსფეროს ნაწილაკებისგან, ვიდრე წითელი. ეს გაბნეული ლურჯი სინათლე ყველა მიმართულებით ვრცელდება. როდესაც ცას ვუყურებთ, ეს სინათლეა, რომელიც ჩვენს თვალებამდე აღწევს და ცას ალურჯებს. 

რა ხდება მზის ჩასვლისას, როდესაც ცა მოწითალო-მოვარდისფროდ აელვარდება ხოლმე? თუკი მზის ჩასვლას ან ამოსვლას ვუყურებთ, მისგან წამოსულ სინათლეს ჩვენამდე მოსაღწევად ატმოსფეროში უფრო დიდი მანძილის გამოვლა უწევს, ვიდრე დღის სხვა დროს. რადგან მზის სინათლიდან ყველაზე მეტად ატმოსფეროში ლურჯი სინათლე „იფერთხება“ ნაწილაკებისგან ასხლეტვის შედეგად, სანამ მზის სინათლე ჩვენამდე მოაღწევს, ლურჯი თითქმის აღარ აქვს შემორჩენილი. მასში ყველაზე მეტია წითელი სინათლე, რადგან ყველაზე „მედგრად“ ის მოძრაობს ატმოსფეროში. 

რატომ არ არის ცა იისფერი?

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, რელეის გაბნევის თეორიის თანახმად, რაც უფრო მაღალენერგიულია სინათლე, მით უფრო მეტად აისხლიტება ის ატმოსფეროს ნაწილაკებისგან. მაშინ რატომ არ არის ცა იისფერი? როგორც ლურჯი, იისფერიც თეთრი (მზის) სინათლის შემადგენელი ნაწილია და თან ლურჯზე მაღალი სიხშირე აქვს.

ამის ერთ-ერთი მიზეზი ისაა, რომ მზიდან წამოსული სინათლის სპექტრა ყველა სიხშირის (ფერის) სინათლეს თანაბარი რაოდენობით არ შეიცავს. ასევე, იისფერის დიდი რაოდენობა ზემო ატმოსფეროში გაიბნევა. რაც მთავარია, ჩვენი თვალები არ არის ისეთივე მგრძნობიარე იისფერის მიმართ, როგორ ლურჯის მიმართ. ჩვენს თვალებში სამი ტიპის სინათლის რეცეპტორი გვაქვს: ლურჯი, წითელი და მწვანე. ლურჯი რეცეპტორი ლურჯი სინათლის მიმართაა მეტად მგრძნობიარე, წითელი - წითელი სინათლის და მწვანე - მწვანეს მიმართ. 

ამავდროულად, ლურჯი სინათლე ყველაზე მეტად გაიბნევა, თუმცა მწვანე და ყვითელი სინათლის გაბნევაც მნიშვნელოვანია. ამ ფერების კომბინაცია კი ცის ღია ლურჯ ფერს გვაძლევს. 

თეთრი ღრუბლები

რელეის გაბნევა მხოლოდ იმ შემთხვევაში ხდება, თუკი გამბნევი ნაწილაკები სინათლის ტალღის სიგრძეზე მცირე ზომისაა. თუკი ნაწილაკები სინათლის ტალღის სიგრძეზე დიდია, მაშინ ნაწილაკებიდან ყველა სიხშირე თანაბრად გაიბნევა. რადგან ღრუბელში არსებული ნაწილაკების ზომა საკმაოდ დიდია, მათგან მზის თეთრი სინათლე უცვლელად, ისევ თეთრ სინათლედ აირეკლება, რაც ღრუბლების სითეთრეს განაპირობებს.

ცხოვრების ორომტრიალში ჩათრეულებს, არ დაგვავიწყდეს ცაში ახედვა, აქეთ-იქით გახედვა და ახლიდან დანახვა სამყაროსი, რომელსაც ყოველდღე ვამჩნევთ, მაგრამ ვერ ვხედავთ. ავიტაცოთ ის კითხვები, რომლებსაც ბავშვობაში დავსვამდით და მოუსვენრად შევეცდებოდით უფროსებისგან პასუხების მიღებას. თუნდაც მარტივი კითხვები გამოაჩენს ხოლმე სამყაროს იმ სილამაზეს, რომელიც უხილავია მათთვის ვინც არ ეძებს.

ილუსტრაციები: ანნა ჯიბლაძე