Yaşadığınız dünyayı merak ettiyseniz muhtemelen belki de çocukluğunuzda, gökyüzünün neden mavi olduğunu merak etmişsinizdir. Benzer bir biçimde denizlerin de neden mavi olduğunu düşünmüş olmanız olasıdır.
Bu soruları merak etmiş olmanız aslında son derece mantıklı. Sonuçta uzaydan bakıldığında, Dünya gezegeni genellikle soluk mavi bir nokta olarak tanımlanır. Ancak mavi renkli görünenler yalnızca Dünya okyanuslarının hakim olduğu su kütleleridir. Gezegenimize genel görünümünü veren atmosfer değil okyanuslardır.
İlk sorumuza geri dönersek “Gökyüzü neden mavi?” sorusunu yönelttiğinizde insanların sıklıkla verdikleri yanlış yanıtlar aşağıdaki gibi olacaktır.
- güneş ışığının mavi bir tonu var,
- oksijenin kendisi mavi renkli bir gazdır,
- Gökyüzünün okyanusları yansıtır.
Bu cevapların hiçbiri doğru değildir. Ayrıca okumuş olabileceklerinizin aksine, Dünya’nın mavi gökyüzünden sorumlu olan tek bir faktör yoktur. Güneş ışığının mavi bir tonu olduğu için gökyüzü mavi değildir. Güneşimiz birçok farklı dalga boyunda ışık yayar ve bu ışık özetle net beyaz bir renktir. Oksijenin kendisi mavi renkli bir gaz değildir, aksine ışık karşısında şeffaftır.
Okyanusların gökyüzünün renginde hiçbir rolü yoktur, ancak gözlerimizin hassasiyetinin kesinlikle rolü vardır. Üç faktör (Güneş’in ışığı, Dünya atmosferinin saçılma etkileri ve insan gözünün tepkisi) gökyüzüne mavi görünümünü veren unsurlardır.
Gökyüzünün Mavi Rengi Nasıl Oluşur?
Güneş ışığını bir prizmadan geçirdiğimizde, onun ayrı ayrı bileşenlerine ayrıldığını biliriz. En yüksek enerjili ışık aynı zamanda en kısa dalga boylu (ve yüksek frekanslı) ışıktır. En düşük enerjili ışık ise daha uzun dalga boylarına (ve düşük frekanslara) sahiptir. Güneş’ten gelen beyaz ışık atmosferde yol alırken birçok parçacıkla çarpışarak saçılır.
Saçılmanın nedeni nitrojen, oksijen, su, karbondioksit atomları gibi atmosferimizde bulunan görünmez parçacıklardır. Dalga boyu kısaldıkça saçılmanın miktarı artar. Örneğin kısa dalga boylu mavi ışık, uzun dalga boylu kırmızı ışığa göre daha büyük oranda saçılır. Bunun arkasında da fiziksel bir neden vardır.
Atmosferimizi oluşturan tüm moleküllerin boyutları, insan gözünün görebildiği çeşitli dalga boylarındaki ışıktan daha küçüktür. Mevcut moleküllerin boyutlarına daha yakın olan dalga boyları daha verimli bir şekilde dağılacaktır. Bu süreç Rayleigh saçılması olarak bilinmektedir. Aslında damarlarımızın mavi görünmesi de aynı saçılmanın sonucudur.
Güneş’in doğuşu ve batışı gibi ufka çok yakın olduğu zamanlardaysa farklı bir durum ortaya çıkar. Güneş ufka yakın olduğunda güneş ışınları atmosferde çok daha fazla yol katederler. Bu yol boyunca kısa dalga boyuna sahip mavi ışık çok fazla soğurulma ve saçılmaya uğrar ve sonuç olarak uzun dalga boyuna sahip kırmızı diğer renklere göre gözümüze daha fazla miktarda ulaşır.
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 temel nedenlerinden biri gözlerimizdir.
Aldığınız herhangi bir görsel bilginin gözünüze giren ışık sonucunda gerçekleştiği fikrini kabul ederek başlayalım. İster doğrudan bir ışık kaynağından gelsin, ister bir cisimden yansısın ışık göze girer ve gözün arka kısmında bulunan retinaya çarpar. Retina iki tür ışık sensöründen oluşur: koniler ve çubuklar.
Koniler, genellikle gün boyunca çok fazla ışık olduğunda, olmadığı zamanlardan daha aktiftir. Genellikle renk olarak adlandırdığımız, görünür ışığın belirli frekanslarını algılarlar. Her koni türü ve çubuklar farklı dalga boylarındaki ışığa duyarlıdır. Gözlerimiz ışığın mavi, camgöbeği ve yeşil dalga boylarına menekşe rengine göre daha güçlü tepki verir. Mor ışık daha fazla olsa da beynimizin gönderdiği güçlü mavi sinyali yenmek için yeterli değildir ve bu nedenle gökyüzü gözümüze mavi görünür.
Denizler Neden Mavidir?
Denizlerin hikayesi ise yukarıda anlattıklarımızdan tamamen farklıdır. Gezegene bir bütün olarak baktığınız zaman, sahip olduğumuz su kütlelerinin tekdüze bir mavi olmadığını, derinliğe göre değişen mavinin tonları olduğunu fark edeceksiniz. Daha derin sular daha koyu mavidir; sığ sular daha açık mavidir.
Okyanusların neden mavi göründüğüne dair daha doğrudan bir kanıt istiyorsanız, su yüzeyinin altına inmelisiniz. Aşağılara indikçe, her şey daha mavi görünecektir. Tıpkı atmosfer gibi suyun da moleküllerden oluştuğunu hatırladığınızda bu mantıklı gelecektir. Ancak okyanusun derinliklerinde saçılmanın fiziği biraz farklıdır.
Işık içinden geçtiğinde saçılma yerine, su gibi bir sıvı öncelikle ışığı emer. Bir dalga boyu bağımlılığına sahip olmak yerine su, kızılötesi ışığı, ultraviyole ışığı ve kırmızı görünür ışığı en kolay şekilde emecektir. Bu kırmızı ışıkların yavaş yavaş kaybolacağı ve derinliklere indikçe daha fazla mavi ışık olacağı anlamına gelir. Ancak hatırlatalım. Kilometrelerce derinliğe doğru ilerledikçe mavi ışık da kaybolacaktır. Okyanusun en derin derinliklerinin derin, koyu mavi görünmesinin nedeni budur. Çünkü diğer tüm dalga boyları emilmiştir.
Mevcut haliyle, gezegenimizin küresel ortalama albedo’su (yansıtıcılık için teknik terim) 0,30’dur, bu da gelen ışığın %30’unun uzaya geri yansıdığı anlamına gelir. Ancak Dünya tamamen okyanuslardan oluşsaydı, bu sayı 0,11 olurdu. Yani okyanuslar güneş ışığının çoğunu emerdi.
Sonuç olarak denizler ve gökyüzü birbirlerinden dolayı değil, her birinin kendine has fiziksel özelliklerinden dolayı mavidir. Okyanuslarımız hiç olmasa gökyüzü hala mavi gözükecekti. Ayrıca bir biçimde atmosferi ortadan kaldırma şansımız olsa, uzaydan bakan biri bizi yine mavi gezegen diye nitelendirecekti.
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, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de 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 veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
