أشياء يعرفها الناس: لماذا القمر أبيض؟

تتحدانا حبيبة القسم نعمة إرزي بسؤال جديد: لماذا القمر أبيض؟

لقد تعلمنا جميعًا أن القمر ليس له ضوء خاص به وأنه يعكس ضوء الشمس إلينا. لكن مهلا: الشمس صفراء والضوء الأصفر يجب أن يبدو أصفر أيضا عندما ينعكس في المرآة.

إذن، يا نعمة، الشمس ليست صفراء حقًا، والقمر ليس أبيضًا حقًا.

في عام 2015، أصبحت الصورة البريئة لفستان ظاهرة فيروسية على شبكة الإنترنت عندما أصبح من الواضح أن بعض المشاهدين يرون خطوطًا باللونين الأزرق والأسود والبعض الآخر باللونين الذهبي والأبيض. وقد كشفت هذه الظاهرة للجمهور أن اللون ليس خاصية لجسم ما بل هو تفسير يعطيه الدماغ للمعلومات الواردة من الجهاز البصري وقد تكون هذه المعلومات غامضة. ولذلك فإن السؤال الأول له معنى بالتأكيد:

هل الشمس صفراء؟

في كلمة واحدة: لا. تشع الشمس ضوءها بكل الألوان، أي أنها بيضاء. العالم من حولنا ملون لأن الأجسام المختلفة تعكس الضوء بألوان مختلفة لأعيننا والتي تنشأ جميعها من ضوء الشمس. عندما ينكسر ضوء الشمس: في قوس قزح، في المنشور، أو في رذاذ قطرات الماء في الرشاش، ستتمكن من رؤية أن الشريط الأصفر ليس بنفس قوة جيرانه الأحمر والأخضر. يرى العلماء في محطة الفضاء الدولية وهم يبحرون على ارتفاع حوالي 400 كيلومتر، شمسًا بيضاء في جميع ساعات النهار.

فلماذا يعود الأطفال من روضة الأطفال برسومات لشمس صفراء مبتسمة في سماء زرقاء؟

لون الضوء هو الطريقة التي يفسر بها دماغنا الأطوال الموجية للإشعاع الذي يركز على شبكية العين. 4 أنواع من المستقبلات تنتظر موجات الضوء التي تصل إلى هناك. إحدى عائلات الخلايا هي المسؤولة عن الرؤية الليلية وتسمى الخلايا المخاريطية بسبب شكلها المستطيل. هذه الخلايا لا تميز الألوان على الإطلاق، وتنقل المعلومات إلى الدماغ والتي يتم ترجمتها إلى ظلال من اللون الرمادي. الأمتار: 3 مجموعات من الخلايا الحساسة للألوان مسؤولة عن استقبال الألوان الأساسية (RGB): الأزرق (أطوال موجية قصيرة)، الأخضر والأحمر (إشعاع ذو أطوال موجية طويلة). يظهر الجسم باللون الأصفر إذا قام الضوء الصادر منه بتنشيط المستقبلات الحمراء والخضراء. ذروة انبعاث الشمس تكون عند الطول الموجي 503 نانومتر: في مكان ما بين الأزرق والأخضر. فأين ذهب زرقة الشمس؟ إلى السماء ينثر الغلاف الجوي للأرض بعضًا من ضوء الشمس وهذا التشتت (الذي سمي على اسم الفيزيائي رايلي) يصبح أقوى عندما يكون الطول الموجي أقصر، مما يعني أن الكثير من اللون الأزرق الزائد "يفقد" على طول الطريق وما يبقى الزائد هو الأطوال الموجية للون الأحمر. والأخضر (أي الأصفر). يتناسب التشتت مع الطول الموجي للقوة 4 بحيث يكون للضوء الأزرق (الطول الموجي 450 نانومتر) فرصة أكبر 6 مرات في تشتيت وتلوين السماء مقارنة بالضوء الأحمر (700 نانومتر). ولذلك، فإن الحد الأقصى للضوء غير المبعثر يبلغ طوله الموجي حوالي 560 نانومتر، وهو نفس لون كرات التنس وأقصى حساسية لخلايا القياس. عند الظهر، عندما تكون الشمس "فوقنا" وتنتقل أشعتها مسافة قصيرة عبر الغلاف الجوي، لا يضيع سوى القليل من الضوء ويكون لون الشمس ساطعًا للغاية، لكن انطباعنا عن لون الشمس يأتي بشكل أساسي من تلك الأجزاء من الغلاف الجوي. اليوم الذي تكون فيه شدة الإشعاع ضعيفة بما يكفي لرؤيته مباشرة: في الصباح الباكر أو في وقت متأخر من المساء، وعندها يكون لأشعة الضوء مسافة أكبر لتقطعها عبر الغلاف الجوي، ويتشتت المزيد من الضوء الأزرق وتظهر الشمس. الأصفر ثم البرتقالي والأحمر.

هل القمر أبيض؟

لا، القمر رمادي. يعكس الجسم الأبيض الإشعاع الذي يضربه، ودرجة انعكاس الضوء من السطح تسمى البياض. تبلغ نسبة بياض القمر 0.12، أي أنه يعكس 12% من الإشعاع الشمسي الذي يصل إليه ويمتص 88%: وهو قريب من بياض الطريق الإسفلتي. لكن انعكاس ضوء الشمس من القمر يعتمد على طوله الموجي، والأطوال الموجية الأطول (الأحمر) تنعكس بشكل أكبر ويتم امتصاصها بشكل أقل من الأطوال الموجية الأقصر (الأزرق). بالإضافة إلى ذلك، يمر ضوء القمر أيضًا بنفس التشتت في الغلاف الجوي الذي يمر به ضوء الشمس ونتوقع أن يكون لون القمر مصفرًا بل ويميل إلى اللون البرتقالي أكثر من الشمس ويبدو كذلك أحيانًا عندما يكون قريبًا من الشمس. الأفق الشرقي أو الغربي. ومع ذلك، عندما يكون القمر معلقًا فوقنا، يبدو لنا فضيًا أو أبيضًا. الجواب يا نعمة على لغز بياض القمر ليس في ضوء الشمس الذي يضرب القمر، ولا في تربة القمر التي تعيده إلينا، بل في عين الإنسان. القمر هو الضوء الصغير لمملكة الليل. ولذا فإن ضوءه ينشط بشكل أساسي العصي التي تعطي صورة ذات تدرج رمادي. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر لون القمر بتأثير بوركينجي، وهي ظاهرة تنتج عن حساسية مختلفة للخلايا النخاعية (الخلايا الحساسة للون) التي تنشط في الضوء القوي للخلايا (التي توفر اللونين الأسود والأبيض) الرؤية) التي تنشط في الليل. عندما يبدأ الضوء في الخفوت، تأخذ القصب مكان أجهزة القياس، لكن الانتقال ليس حادًا ويوجد نطاق من شدة الضوء حيث يعمل النظامان جنبًا إلى جنب ويضيف الدماغ المعلومات الواردة من القصب إلى ذلك وردت من المقاييس. الليالي المقمرة تقع في هذا النطاق المتوسط. القصب أكثر حساسية للأطوال الموجية القصيرة (ذروة الحساسية عند 2 نانومتر) ولذلك تتأثر الظلال الحمراء أكثر من الزرقاء في الإضاءة الضعيفة. يمكن ملاحظة تأثير بوركيني من قبل أولئك الذين يراقبون الزهور، حتى لو كانت الزهرة الحمراء مشرقة خلال النهار وتبرز على خلفية الأوراق، ففي شفق غروب الشمس تفقد الزهور لونها الأحمر بينما لا تزال الأوراق أخضر. يرسل القمر المزيد من الضوء الأحمر إلى أعيننا ويكون نظام الرؤية في الظروف الليلية أكثر حساسية للجزء الأخضر والأزرق، والنتيجة تعادل وفي عالم الألوان المساواة بين الظلال تعني الأبيض. 

ما الفرق بين الجانب المظلم والجانب البعيد الذي يسمى أحياناً (خطأ) الجانب المظلم؟

يثير القمر أيضًا فضول أوفيد: "في بداية الشهر، تمكنت من ملاحظة الجانب المنجلي المشرق للقمر أيضًا في جزئه المظلم. هل هذا خداع بصري أم أنه من الممكن رؤية الجانب المظلم من القمر"?

لا يمكن أبدا رؤية "الجانب المظلم" من القمر. ليس لأنه مظلم بشكل خاص - فهو يتلقى نفس كمية ضوء الشمس تمامًا مثل الجانب المرئي لنا، ولكن لأنه دائمًا ما يكون بعيدًا عنا. ومع ذلك، فإن هذا ليس وهمًا بصريًا: فمن الممكن أحيانًا التمييز، ولو بشكل خافت، ذلك الجزء من عجلة القمر الذي من المفترض أن يكون مظلمًا. هذه الظاهرة مذكورة في القصيدة "السير باتريك سبنس"الذي فاز بترجمته ناتان ألترمان بإدراجه في منهج الأدب بالمرحلة المتوسطة. القصيدة لمن فاتته دروس الأدب، تحكي عن الملك الذي يرسل البطل في رحلة بحرية لن يعود منها. أحد نذير الكارثة هو بالضبط ما أثار فضولك:

" خوسيه سار وبلاك.
لأنني رأيت ولادة القمر الحي
وفي حضنه القمر الميت."

أو باللغة الأصلية (الإنجليزية في العصور الوسطى)

بالأمس رأيت القمر الجديد،
واي القمر القديم في ذراعها،

 وأول من وثق الظاهرة وشرحها هو ليوناردو دافنشي في بداية القرن السادس عشر. يتلقى القمر ضوءه من الشمس ويعيد إلينا جزءًا صغيرًا، لكننا أيضًا نضيء بالشمس ونعيد جزءًا إلى القمر. عندما يكون القمر منجلا رفيعا في سمائنا على القمر تشرق الأرض كاملة (وبالطبع العكس: ليلة اكتمال القمر لدينا هي الوقت الذي لن يرى فيه مشاهد القمر أرضا في السماء). والقمر الخافت الذي يظهر بجانب القمر الساطع هو انعكاس لضوء الأرض الذي ينيره. تم إنشاء الصورة الضبابية للقمر التي رأيتها من ضوء الشمس الذي مر عبر مسار مليء بالتحديات بشكل خاص: لقد خرج من الشمس، وتناثر من السحب على الجانب المشرق من عالمنا إلى القمر ومن هناك عاد إلى عينيك مرة أخرى . وبما أن نسبة قليلة فقط من ضوء الشمس الذي يضربنا يصل إلى القمر ولا ينعكس منه سوى 16% من هذا الضوء، فإن شدة هذا الإشعاع منخفضة للغاية ويمكن ملاحظتها في ظروف تعكس فيها الأرض الكثير (نسبيًا) من الضوء. الضوء الذي يضربه. إن الأرض عبارة عن مرآة ضعيفة إلى حد ما، ويعكس البحر كمية أقل منها، ولكن هناك أنواع معينة من السحب (الركام) تعتبر عاكسات فعالة للإشعاع. وتعد شدة الضوء القادم من "القمر الميت" مقياسا للتغيرات في الغطاء السحابي للأرض.

هل خطر في ذهنك سؤال مثير للاهتمام أو مثير للاهتمام أو غريب أو وهمي أو مضحك؟ أرسلت إلى ysorek@gmail.com

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• تجربة بسيطة: شاهد الكسوف الأبيض الكلي الليلة وقارنه بالمقياس الموجود في المقال وأبلغ عن لون القمر للعالم الذي يدرس الغلاف الجوي للأرض
• "القمر الأحمر لم يكذب الليلة" صور مذهلة من الخسوف الذي حدث في الصباح الباكر
• قامت وكالة ناسا بتصوير الجانب البعيد من القمر مضاء بالكامل ويخفي الأرض

.