Eğer yaşadığınız dünyaya karşı bir merak duyuyorsanız, muhtemelen “Gökyüzü neden mavidir?” sorusu bir noktada aklınıza gelmiştir. Bu soruya verilen bazı yaygın ama yanlış yanıtlar arasında, oksijenin mavi renkli bir gaz olduğu ya da gökyüzünün denizleri yansıttığı gibi açıklamalar yer alır. Bu yanıtların hiçbiri doğru olmasa da, özellikle sonuncusu başka bir sık sorulan soruya kapı aralar. Peki, okyanuslar neden mavidir? İlginçtir ki, bu sorunun yanıtı gökyüzünün neden mavi göründüğüyle yakından ilişkilidir.
Dünya üzerinde yükseklikler, manzaralar ve iklimler büyük değişiklikler gösterse de, neredeyse her yerde ortak olan bir unsur vardır. Gezegenimizin tüm çeşitliliği mavi bir gökyüzünün altında uzanır. Peki gökyüzü neden mavidir? Bu durum, sanıldığı gibi okyanusların yansımasıyla ilgili değildir. Gerçek açıklama, parçacık fiziğine dayanan bir süreçle ilgilidir.
Gökyüzünün Mavi Rengi Nasıl Oluşur?
Gökyüzünün mavi görünmesi, Güneş’ten gelen ışığın Dünya atmosferiyle nasıl etkileşime girdiğiyle ilgilidir. Görünür ışık tayfı, kırmızıdan mora kadar uzanan birçok rengi içerir. Tüm bu renkler karıştığında, ışık beyaz görünür. Ancak bu beyaz ışık Güneş’ten Dünya’ya ulaştığında, bazı renkler atmosferdeki moleküllerle ve küçük parçacıklarla etkileşmeye başlar.
Her renk farklı bir dalga boyuna sahiptir. Örneğin, kırmızı ve turuncu ışığın dalga boyları uzundur; mavi ve mor ışığın dalga boyları ise çok daha kısadır. Atmosferdeki hava molekülleri — çoğunlukla azot ve oksijen — kısa dalga boyuna sahip mavi ve mor ışığı çok daha etkili bir şekilde saçar. Bu saçılma, yani ışığın emilip farklı yönlere yeniden yayılması, Rayleigh saçılması olarak adlandırılır. Gözümüze her yönden dağılmış şekilde ulaşan bu mavi ışık, gökyüzünü mavi görmemize neden olur.
Gökyüzü Normalde Mavi Değil Mor Görünmelidir
Aslına bakarsanız mor ışık en kısa dalga boyuna sahiptir ve saçılma miktarı diğer renklere göre çok daha fazladır. Bu nedenle gökyüzünün normalde mavi değil mor görünmesi daha mantıklıdır. Ancak gökyüzünün mor yerine mavi görünmesinin nedeni hem Güneş’in yaydığı ışığın yapısıyla hem de insan gözünün renk algısıyla ilgilidir.
Birincisi, Güneş tüm renkleri eşit miktarda yaymaz; mor ışığa göre daha fazla mavi ışık üretir. Bu da atmosferde daha çok mavi ışığın saçılmasına neden olur. İkinci olarak, insan gözü tüm renklere karşı aynı hassasiyete sahip değildir.
Gözlerimiz mor ışığa karşı daha az duyarlıdır. Bu da, mor ışık saçılıyor olsa bile gözlerimizin onu yeterince algılayamaması anlamına gelir. Sonuç olarak, gökyüzü mordan çok mavi tonlarında görünür.
Mavi ışığın tercihli olarak saçılması, gün doğumu ve gün batımı renklerinde de önemli rol oynar. Güneş battığında, bulunduğunuz nokta Güneş’ten uzaklaşmaya başlar ve Güneş ışığı gözlerinize ulaşmadan önce atmosferde çok daha uzun bir mesafe kat etmek zorunda kalır. Bu uzun yolculuk sırasında, mavi ışığın tamamı saçılır ve dağılır. Size ulaşan ışıkta geriye yalnızca turuncu, kırmızı ve sarı dalga boyları kalır. Bu da gün batımına o canlı sıcak renklerini verir.
Sonuç olarak, gökyüzünün bu eşsiz mavi rengi birden fazla faktörün birleşiminden doğar. Fakat başka bir gezegende olsaydınız, yukarı baktığınızda çok farklı bir renkle karşılaşabilirdiniz. Bu, o gezegenin atmosferindeki moleküllere, toz parçacıklarının yoğunluğuna ya da çevresindeki yıldızın yaydığı ışık tayfına bağlı olurdu.
Denizler Neden Mavidir?
Okyanusların maviliği ise bambaşka bir hikâyedir. Dünya’ya uzaydan bakıldığında, su kütlelerinin tek tip bir maviye sahip olmadığı hemen fark edilir. Suyun rengine dair tonlar, büyük ölçüde derinliğe bağlı olarak değişir. Derin sular koyu mavi görünürken, sığ sular daha açık, hatta camgöbeğine yakın bir mavi tonuna sahiptir.
Okyanusların gerçekten mavi göründüğüne dair daha doğrudan bir kanıt istiyorsanız, suyun altına dalıp etrafınızı gözlemleyebilirsiniz. Doğal ışıkla — yani yapay bir ışık kaynağı kullanmadan — su altına inip fotoğraf çektiğinizde, tüm çevrenin belirgin bir şekilde mavi tonlara büründüğünü fark edersiniz.
Derinliğe indikçe — 30 metre, 100 metre, 200 metre ve ötesi — bu mavilik daha da yoğunlaşır. Bu durum, tıpkı atmosfer gibi, suyun da belirli bir büyüklüğe sahip moleküllerden oluştuğunu ve bu moleküllerin görünür ışığın dalga boylarından daha küçük olduğunu hatırladığınızda anlam kazanır. Ancak okyanusların derinliklerinde işler biraz farklıdır; burada ışığın saçılması atmosferdekinden farklı bir şekilde işler ve bu da maviliği daha da baskın hale getirir.
Atmosferde ışığın geçişi sırasında baskın süreç saçılma (scattering) iken, sıvı bir ortam olan suyun rolü öncelikle ışığı soğurmak (absorb etmek) ya da soğurmamaktır. Su, tüm moleküller gibi belirli dalga boylarına karşı seçici davranır. Basit bir saçılma davranışından ziyade, su özellikle kızılötesi, morötesi ve kırmızı görünür ışığı daha kolay soğurur.
Bu nedenle suya, hatta nispeten sığ bir derinliğe indiğinizde bile Güneş’ten gelen ısıyı fazla hissetmezsiniz; morötesi radyasyondan korunursunuz ve kırmızı ışık soğurulduğu için çevreniz mavi tonlarına bürünmeye başlar. Biraz daha derine indiğinizde turuncular da kaybolur.
Daha derinlere indikçe sarı, yeşil ve mor ışık da yavaş yavaş soğurulur. Birkaç kilometre derinliğe ulaşıldığında, artık mavi ışık da kaybolur — fakat en sona kalan odur. Bu nedenle, okyanusun en derin noktaları koyu, yoğun bir mavi olarak görünür; çünkü diğer tüm dalga boyları su tarafından emilmiştir.
Sonuç olarak
Gökyüzü ve okyanus mavi görünür ama bu, birbirlerini yansıttıkları için değil — her biri kendi fiziksel nedenleriyle mavidir. Eğer okyanusları tamamen ortadan kaldırsaydık, bir insan hâlâ yeryüzünden mavi gökyüzünü görürdü. Tersine, atmosferi yok etsek ama yüzeyde sıvı su kalsaydı, Dünya uzaydan hâlâ mavi görünürdü.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Why is the sky blue? Why is the ocean blue? The answers aren’t the same. Yayınlanma tarihi: 19 Mayıs 2022. Bağlantı: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/why-sky-ocean-blue/
- Why does the ocean appear blue? Isit because it reflects the color of the sky? yayınlanma tarihi: 21 Ekim 1999. Bağlantı: https://www.scientificamerican.com
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
