Why the Sky is Blue: An Astronomical Explanation
Talu ona feoaʻi tagata i le Lalolagi, sa latou tepa aʻe i le lagi, ma ofo i lona lautele ma fiafia i lona lanu lanumoana. E fesiligia e tamaiti le fesili i o latou mātua, e faʻamatala e tusisolo lona matagofie, ma o saienitisi, mo le tele o seneturi, sa taumafai e faʻaalia le mealilo o le lanu o le lagi. O lenei fesili e taatele—"Aisea e lanumoana ai le lagi?"—e le gata i vaega o vaʻaiga ma le saienisi o le ea, ae faʻapea foʻi i totonu o tulaga mataʻina o le vateatea ma le fisiki.
The Fundamental Science: Rayleigh Scattering
O le mafuaʻaga autū e foliga lanumoana ai le lagi ona o se mea ua taʻua o le Rayleigh scattering. Ua faaigoaina i le saienitisi Peretania o Lord Rayleigh, o lē na suʻesuʻeina i le seneturi lona 19, o lenei aafiaga e faʻamatalaina ai le auala e faʻasalalauina ai le malamalama e ni vaega e laʻititi ifo nai lo le galu o le malamalama lava ia.
O le malamalama o le la, po'o le malamalama pa'epa'e, e faia i lanu eseese, e mafai ona va'aia i se nuanua pe a ui atu le malamalama i se prisma. O nei lanu e fetaui ma galu eseese o le malamalama. O le malamalama lanumoana e pu'upu'u atu galu (pe tusa ma le 400-495 nm) nai lo le malamalama mumu (pe tusa ma le 620-750 nm). A ulufale atu le malamalama o le la i le ea o le Lalolagi, e feto'ai ma molekiu o le okesene ma le naitorosene. O nei feto'ai e mafua ai ona fa'asalalauina le malamalama i itu eseese.
E sili atu le aogā o le fa'asalalauina o Rayleigh i galu pupuu. O lona uiga e sili atu ona fa'asalalauina le malamalama lanumoana ma le violē nai lo le malamalama mumu po'o le samasama. Ae aiseā e foliga mai ai e lanumoana le lagi, nai lo le violē, lea e sili atu ona fa'asalalauina? O le tali o lo'o taoto i le maaleale o o tatou mata i lanu eseese. E sili atu ona maaleale mata o tagata i le malamalama lanumoana ma e itiiti ifo le maaleale i le malamalama violē. E le gata i lea, e tele atu le malamalama violē e mitiia e le ea pito i luga, o lona uiga e itiiti ifo le malamalama e o'o atu i o tatou mata.
The Role of the Atmosphere
O le ea o le Lalolagi e fai ma auala e tatau ona ui atu ai le susulu o le la, ma e matuā aʻafia ai le auala tatou te vaʻaia ai le lagi. I le ao, pe a maualuga le la i le lagi, e ui atu lona malamalama i se ala puʻupuʻu i le ea, ma mafua ai ona faʻasalalauina atili le malamalama lanumoana ma maua ai e le lagi lona foliga lanumoana masani.
Peita'i, e suia lenei mea i le taimi o le oso a'e o le la ma le goto o le la. I nei taimi, e tatau ona ui atu le susulu o le la i se mafiafia tele o le ea. Ona o le mamao tele, o le tele o le malamalama lanumoana ma le violē e fa'asalalauina ese mai la tatou va'aiga, ma mafai ai ona pulea le lagi e lanu mumu, moli, ma samasama.
An Astronomical Perspective
I tua atu o tapulaʻa o le ea o le Lalolagi, o le lagi—e sili atu ona saʻo le taʻua o le "selestial sphere"—e tuʻuina atu ai se aafiaga vaaia e matua ese lava. O le vateatea i fafo e toetoe lava a leai ni mea e maua ai, e aunoa ma ni molelaʻau e mafua ai le faʻasalalauina o Rayleigh. O le iʻuga, e leai se auala e faʻasalalauina ai le susulu o le la, ma e foliga uliuli le lagi.
Peita'i, o mea fa'a-vateatea e pei o paneta ma fetu o lo'o fa'aalia ai ni nai mea e le masani ai. Mo se fa'ata'ita'iga, o le lanu o le lagi o se paneta e fuafua i le tuufaatasiga o lona ea ma lona mamao mai le La. O Mars, fa'atasi ai ma lona ea manifinifi e tele lava ina faia i le kaponi taiokesaita, e iai le lagi samasama-enaena. Afai o e tu i luga o Mars i le taimi o le goto o le la po'o le oso a'e o le la, o le a iai se lanu lanumoana o le lagi e lata ane i le tulaga o le la, e feteenai ma le foliga masani o le lagi e mumu-enaena.
The Blue Sky Across the Solar System
E eseese lanu o le lagi e ofoina mai e tino eseese o le lagi.
- Mars: E pei ona taʻua, e manifinifi ma e pulea e le CO2, o loʻo i ai le lagi e lanu butterscotch faʻatasi ai ma le goto o le la lanumoana ona o le faʻasalalauina o vaega laiti o le efuefu.
- Titan: O le masina aupito tele o Saturn e iai se ea mafiafia e aofia ai le nitrogen ma le methane. O lenei mea e foliga mai ai le lagi i se lanu moli ona o le fa'asalalauina ma le mitiia e hydrocarbons faigata.
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Neptune and Uranus : Both of these distant planets have skies tinted a cyan blue, thanks to the scattering by methane in their upper atmosphere absorbing red light and scattering the bluer wavelengths. Blue Skies and Beyond
O le saienisi o le fa'asalalauina o le malamalama e lē gata ina tāua mo le fa'amatalaina o le lagi lanumoana o le Lalolagi ae fa'alautele atu fo'i i le tele o mea mata'ina i le vateatea. E fa'ailoa mai ai lo tatou malamalama i le lanu o nebulae, le fa'apola o le malamalama mai fetu mamao, ma e o'o lava i le foliga mai o aniva mamao.
I fausaga tetele o le vateatea, e pei o nebulae po'o aniva, e mafai e le malamalama ona fetaia'i ma mea fa'apitoa e mafua ai ona fa'asalalauina i se fua tele. O nebulae atagia, mo se fa'ata'ita'iga, e masani ona foliga lanumoana ona o le mafua'aga lava e tasi e pei o le lagi o le Lalolagi—o le malamalama lanumoana mai fetu lata ane e fa'asalalauina e vaega o le efuefu i totonu o le nebula.
Polarization and Light
O le isi itu manaia o le fa'asalalauina o le malamalama o le polarization. O galu malamalama e tetete i itu patino e fausia ai le malamalama polarized, o se mea e fa'aaogaina e le au su'esu'e fetu e aoina ai fa'amatalaga e uiga i le tuufaatasiga ma le fausaga o se mea faalelagi. A fa'asalalauina le susulu o le la i le ea o le Lalolagi, e avea ma polarized fa'aitiitiga. O lenei meatotino ua fa'aaogaina i mea uma mai mata tioata polarized i le fa'aleleia atili o le eseesega i ata.
The Quantum and Einstein's Contributions
A suʻesuʻeina loloto le saienisi, e iai foʻi se sao o le quantum mechanics o atoms ma molecules. E ui o le classical Rayleigh scattering e faʻamatalaina ai le amioga i lalo o tulaga masani, ae o le quantum electrodynamics (QED) e ofoina atu ai ni faʻamatalaga saʻo e ala i le iloiloina o le natura quantum o le malamalama ma vaega o le ea. O le galuega a Einstein i le photoelectric effect ma le quantization o le malamalama sa tele sona sao i le malamalama i fegalegaleaiga a le malamalama ma mea i le tulaga quantum.
Conclusion: A Beautiful Intersection of Sciences
O le ufiufi lanumoana i luga e sili atu nai lo na o se vaaiga i aso taitasi; o se fetaulaiga mataʻina o matāʻupu faasaienisi eseese. Mai mataupu faavae o le Rayleigh scattering ma le tuufaatasiga o le ea i tulaga lautele o le vateatea ma malamalamaaga o le quantum mechanics, o le lagi lanumoana e avea o se faamanatu o le lalolagi lavelave o loo tatou ola ai ma tulafono lavelave ae matagofie o loo pulea ai.
O le malamalama i le mafuaʻaga e lanumoana ai le lagi e manaʻomia ai le malamalama i mea laiti—o vaega laiti o le ea—faʻapea foʻi ma mea tetele—o le faʻainisinia o le lagi ma mea ofoofogia o le vateatea. O se fesili faigofie e tosina mai ai i tatou i le loloto o suʻesuʻega faasaienisi, e faʻafesoʻotaʻi ai le va i le va o aafiaga i aso uma o le tilotilo aʻe i le lagi ma aʻoaʻoga loloto o le malamalama ma meafaitino e faʻamatalaina ai lo tatou atulaulau.
