#فيزياء

في الصفّ اليوم، كنت أشرح طبقات الغلاف الجوي لطلاب الثاني عشر، حين سألتني إحدى الطالبات سؤالاً وجدته بسيطاً في ظاهره: "لماذا السماء زرقاء بالنهار لكنها تتحوّل إلى البرتقالي والأحمر عند الغروب؟" كنت على وشك أن أُجيب بالكلام المألوف عن "تبعثر رايلي"، ثم أدركت أنني لم أفكّر فيه بعمق منذ زمن. قرّرت أن أعود إليه الليلة من الأساس.

الملاحظة: نور الشمس يبدو أبيض (أو أصفر قليلاً) حين تكون في منتصف السماء، لكنه يتحوّل إلى ألوان دافئة — برتقالي، أحمر — حين تقترب الشمس من الأفق. هذا ثابت ومرصود في كل بيئة جوية نظيفة تقريباً.

المبدأ المرتبط: تبعثر رايلي (Rayleigh scattering) هو أن الجزيئات الصغيرة جداً — كجزيئات النيتروجين والأكسجين في الهواء — تبعثر الضوء بكفاءة تتناسب عكسياً مع الطول الموجي مرفوعاً للقوة الرابعة (1/λ⁴). بمعنى عملي: الضوء الأزرق (طول موجي قرابة 450 نانومتر) يتبعثر نحو ستة عشر ضعفاً مقارنةً بالضوء الأحمر (طول موجي قرابة 700 نانومتر).

صباح اليوم في المطبخ، أخرجت كوباً زجاجياً من الثلاجة لأملأه بالماء. وبمجرد أن وضعته على المنضدة، بدأت قطرات صغيرة تظهر على سطحه الخارجي — كأن الزجاج نفسه يتعرق. السؤال بدا بديهياً جداً، ولهذا تجاهلته سنوات: لماذا يتكثف بخار الماء على سطح بارد، وهو غاز لم يلمس ذلك السطح أصلاً؟

الملاحظة: الكوب كان بحرارة نحو 4 درجات مئوية (درجة الثلاجة المعتادة)، وهواء المطبخ الصباحي دافئ ورطب نسبياً. لا يوجد سحر — هناك فقط هواء وسطح وفرق في الحرارة.

المبدأ المرتبط: الهواء لا يحمل كمية ثابتة من بخار الماء، بل يحمل كمية قصوى تتناسب مع درجة حرارته. هذه النسبة هي ما يسمى «الرطوبة النسبية». عندما يلامس الهواء الرطب سطحاً أبرد منه، تنخفض قدرته على الاحتفاظ بالبخار، فيتحول جزء منه إلى سائل. درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا التحول تسمى «نقطة الندى» (dew point)، وهي مُدرجة في جداول تشبع بخار الماء في كتب الديناميكا الحرارية المتداولة.