מדוע הים כחול?
נטליה גויכמן
המים שקופים, אבל לים בכל זאת יש צבע. למה? בעיקר בגלל פיזור קרני האור
מה צבעו של הים? ככל הצבעים, גם צבעם של מקווי המים הגדולים בעולמנו הוא תולדה של אינטראקציות בין האור הנראה לחלקיקים בסביבה. כשהאור פוגע בחלקיקים באוויר, במים ובקרקע, מתרחשים תהליכים שונים: חלק מהאור מתפזר, חלק נבלע על ידי העצמים בהם הוא פוגע, חלק מוחזר מהם. כתוצאה מכך אנו רואים חפצים כבעלי צבע מסוים, בהתאם לנסיבות.
האור הוא אוסף של גלים אלקטרומגנטיים המתקדמים במרחב. לגלי האור יש אורכים שונים, שמשפיעים על האינטראקציות שלהם עם סביבתם. מתוך כלל אורכי הגל של הקרינה האלקטרומגנטית, עינינו מסוגלות לקלוט רק טווח מצומצם יחסית של גלים, שאורכם נע בין 390 ננומטר (מיליארדיות המטר), שאנחנו מזהים בתור הצבע הסגול, לבין 780 ננומטר, הצבע האדום. כשכל הגלים בטווח האור הנראה נעים יחד באותו כיוון, האור נראה לבן.
אנו רואים עצמים כשקרניים באורכי גל של האור הנראה מתקדמות בכיוון העיניים שלנו, פוגעות ברשתית ועוברות עיבוד נוסף במערכת הראיה. כשאורכי גל מסויימים נבלעים על ידי חומר, הם לא יגיעו לעינינו ולא יקלטו על ידיהן כצבע. אם חלק מהאור שנבלע ייצא מהחומר וימשיך להתקדם בכיוון הראייה שלנו, אנו נקלוט אותו כצבע. קרניים שאינן נבלעות על ידי החומר שנתקלו בו אך גם אינן עוברות דרכו, יכולות לשנות את כיוון ההתקדמות שלהן לכיוון מוגדר אחד (תופעת ההחזרה) או להתפזר ולהמשיך להתקדם במגוון כיוונים (תופעת הפיזור). בכל אותם מקרים, קרניים שבעקבות ההחזרה או הפיזור ינועו בכיוון הראיה שלנו, יקלטו על ידי העיניים שלנו ויעובדו על ידי מערכת הראיה לתמונה צבעונית.
כשהאור הלבן המגיע מהשמש נתקל באטמוספירת כדור הארץ, מולקולות הגז שבאוויר גורמות לקרני האור, שעד כה נעו יחדיו בכיוון אחד, להתפזר. עוצמת הפיזור תלויה בגודל המולקולות המפזרות, בזווית הפגיעה של האור ובמיוחד באורך הגל של גלי האור השונים. עוצמת הפיזור עומדת ביחס הפוך לאורך הגל, כך שככל שאורך הגל קצר יותר, עוצמת הפיזור גדלה. לכן כאשר האור הנראה פוגע במולקולות שבאוויר, האור הכחול והסגול יפוזרו בעוצמה רבה יותר משאר אורכי הגל של האור הנראה, ויגיעו לעיננו כשאנחנו מסתכלים אל השמיים נטולי העננים.
