Giải thích hiện tượng vì sao bầu trời có màu xanh

Có bao giờ bạn đã từng thắc mắc tại sao lại có "trời xanh, mây trắng, nắng vàng" hay chưa. Tại sao bầu trời lại có màu xanh mà không phải màu đỏ, vì sao mặt trời lại có màu vàng và tại sao mỗi khi hoàng hôn xuống thì bầu trời lại chuyển màu đỏ hay chưa. Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết dưới đây.

Nguyên nhân vì sao bầu trời lại có màu xanh

Dưới góc độ của vật lý học chúng ta trước tiên cần phải hiểu được nguyên lý của ánh sáng là gì?

Dưới góc độ khoa học, ánh sáng mặt trời là 1 dạng năng lượng bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong vùng quang phổ khả kiến (nhìn thấy được bằng mắt thường, khoảng từ 380 nm đến 740 nm). Về bản chất, Ánh sáng chính là tập hợp của những hạt photon chuyển động có hướng liên tục.

Ánh sáng mặt trời bình thườn chúng ta nhìn thấy là ánh sáng trắng. Thực chất, ánh sáng trắng này là tập hợp của 7 màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím với bước sóng và năng lượng khác nhau. Trong đó, ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất và năng lượng lớn nhất và ngược lại ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất với mức năng lượng thấp nhất.

Khi ánh sáng Mặt Trời đi vào bầu khí quyển của Trái Đất, vật cản đầu tiên chúng gặp phải đó là những hạt bụi và nước trong không khí. Hầu hết bụi và nước có kích thước lớn hơn so với bước sóng của ánh sáng trắng, vì thế, khi va chạm chúng sẽ bị phản xạ hoặc hấp thụ lại theo nhiều hướng khác nhau. Và chính bởi sự phản xạ và hấp thu liên tục bước sóng của toàn bộ thành phần ánh sáng đó mà khi trở xuống mặt đất, ánh sáng vẫn được giữ nguyên có màu trắng ban đầu.

Tuy nhiên, phần lý giải vì sao bầu trời có màu xanh lại nằm ở đây. Bên cạnh bụi và hơi nước làm cản trở ánh sáng chiếu xuống mặt đất thì còn có các phân tử khí nằm dày đặc trên tầng khí quyển Trái Đất. Các phân tử khí này có kích thước nhỏ hơn so với bước sóng của ánh sáng trắng. Nếu ánh sáng khả kiến đi vào các phân tử khí, thì chuyện không đơn thuần như khi chiếu vào bụi hay các hạt nước.

Khi ánh sáng khả kiến gặp các phân tử khí, những ánh sáng có bước sóng ngắn sẽ dễ bị hấp thu hơn so với bước sóng dài và bị tán xạ ra xung quanh (Như hình trên là vùng ánh sáng lam, chàm, tím sẽ bị hấp thụ mạnh bởi các phân tử khí). Như vậy, một lượng lớn ánh sáng có bước sóng ngắn từ màu xanh trở xuống sẽ bị tán xạ lại trên bầu khí quyển.

Vậy tại sao bầu trời màu xanh mà không phải màu tím hay màu chàm?

Để trả lời câu hỏi này cần phải quay trở lại tìm hiểu cơ chế hoạt động của mắt con người khi nhìn thấy màu sắc. Mắt người có các cơ quan giúp cảm nhận màu sắc dựa trên hoạt động của 3 loại tế bào nón giúp con người nhìn thấy ánh sáng tương ứng với các bước sóng dài, trung bình và ngắn. Mỗi loại tế bào hình nón này lại có phổ bước sóng khác nhau và chồng chéo lẫn nhau. Nghĩa là, tại cùng 1 điểm bước sóng thì có thể cả 2 tế bào hình nón này cũng hoạt động. Để giải quyết tình huống này, thì bộ não của con người sẽ chỉ tiếp nhận 1 tín hiệu duy nhất và trong trường hợp này là màu xanh.

Bạn cũng có thể thử thí nghiệm này bằng cách trộn màu đỏ với màu xanh lá cây chẳng hạn và kết quả não bộ sẽ nhận cho bạn ra đó là màu vàng. 

Vậy là bạn đã biết được tại sao bầu trời có màu xanh rồi đó! Bạn có lời giải thích hợp lý nào hơn cho hiện tượng này không, xin mời comment xuống phía dưới cùng trao đổi nhé!