Είναι ο Ήλιος Πράσινος;
- Συγγραφέας: Σταύρος Δημητρακούδης
- 10-09-2021
- Τροποποίηση: 23-09-2023
- Δυσκολία: Εύκολο
- Κατηγορίες: Αστροφυσική
Ένας άγραφος κανόνας της επιστημονικής εκλαΐκευσης είναι ότι αν ο τίτλος ενός άρθρου έχει τη μορφή ερώτησης που μπορεί να απαντηθεί με ένα ναι ή ένα όχι η απάντηση είναι σχεδόν πάντα όχι. Έτσι λοιπόν και εδώ, αν κοιτάξετε τον Ήλιο (μην κοιτάζετε τον Ήλιο με γυμνό μάτι!) τότε, εκτός αν πάσχετε από κάποια περίεργη μορφή αχρωματοψίας, σχεδόν σίγουρα δε θα σας φανεί πράσινος. Το κρυφό ερώτημα όμως, που μάλλον δε σκεφτήκατε να αναρωτηθείτε, είναι γιατί δε σας φαίνεται πράσινος. Επειδή αν εξετάζατε το χρώμα του θεωρητικά, από τη σκοπιά της αστροφυσικής, το άμεσο συμπέρασμα που θα βγάζατε θα ήταν ότι αυτό θα έπρεπε να είναι το χρώμα του.
Ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Η ορατή επιφάνεια του Ήλιου έχει θερμοκρασία 5772 βαθμών Κέλβιν (δηλαδή 5499 βαθμών Κελσίου). Όταν ένα σώμα εκπέμπει θερμική ακτινοβολία αυτή κατανέμεται σε ένα εύρος μηκών κύματος σύμφωνα με τον Νόμο του Planck. Αν τη ζωγραφίσουμε μοιάζει σαν μία ασύμμετρη καμπάνα, με κορυφή στο μήκος κύματος όπου εκπέμπεται η περισσότερη ακτινοβολία. Αυτό βρίσκεται εύκολα από το προσεγγιστικό Νόμο του Wien*:
λmax Τ = 0.29 cm K,
όπου λ είναι το μήκος κύματος και Τ η θερμοκρασία. Αν βάλουμε θερμοκρασία 5772 Κ στην παραπάνω εξίσωση, το μήκος κύματος βγαίνει 0.0000502 cm, ή 502 nm. Το ορατό κομμάτι του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος εκτείνεται από τα 380 nm έως τα 750 nm, από το μωβ έως το κόκκινο αντίστοιχα. Το 502 nm, που είναι κάπου στη μέση, τυγχάνει να αντιστοιχεί στο πράσινο χρώμα. Ο Ήλιος, λοιπόν, θα έπρεπε να μοιάζει πράσινος!
Δεν είναι όμως τόσο απλά τα πράγματα. Στα 502 nm βλέπουμε το μέγιστο της ηλιακής ακτινοβολίας, αλλά αυτό δε σημαίνει ότι δε βλέπουμε να λάμπει και σε διπλανά μήκη κύματος. Η κορυφή της ‘καμπάνας’ του φάσματος, όπως φαίνεται από τον Νόμο του Planck, είναι αρκετά πλατιά ώστε να καλύπτει όλα τα ορατά χρώματα σε σημαντικό βαθμό. Υπό αυτές τις συνθήκες το ανθρώπινο μάτι δε διακρίνει τη διαφορά ανάμεσα στην κορυφή και τα διπλανά μήκη κύματος. Ως αποτέλεσμα, ο Ήλιος μας φαίνεται άσπρος.
Ή μάλλον θα φαινόταν άσπρος αν ήμασταν στο διάστημα. Στη Γη έχουμε μία ατμόσφαιρα που παρεμβάλλεται ανάμεσα σε εμάς και τον Ήλιο. Ο καθαρός, ασυννέφιαστος ουρανός σκεδάζει την ηλιακή ακτινοβολία ανάλογα με το μήκος κύματός της – όσο χαμηλότερο είναι (όσο πιο μπλε) τόσο ευκολότερα η ακτινοβολία “στρίβει” μέσα στον αέρα, με αποτέλεσμα να μη βλέπουμε πια αυτά τα μήκη κύματος απευθείας από τον Ήλιο αλλά στον τριγύρω αέρα. Όταν ο Ήλιος είναι ψηλά στον ουρανό, η ακτινοβολία του πρέπει να διασχίσει σχετικά μικρή απόσταση μέσα στην ατμόσφαιρα μέχρι να τη δούμε, οπότε έχουν προλάβει να σκεδαστούν μόνο τα μπλε και μωβ μήκη κύματος. Ως αποτέλεσμα, το πρώην λευκό χρώμα του πλέον κυριαρχείται από μεγαλύτερα μήκη κύματος, και το βλέπουμε σαν κίτρινο. Όταν ο Ήλιος είναι χαμηλά στον ουρανό παρεμβάλλεται μεγαλύτερο πάχος ατμόσφαιρας ανάμεσά μας, οπότε προλαβαίνουν να σκεδαστούν και τα πράσινα ή και κίτρινα μήκη κύματος. Έτσι αυτός μοιάζει κόκκινος όταν ανατέλλει και δύει.
Ο Ήλιος λοιπόν μπορεί να μας φαίνεται κίτρινος, πορτοκαλί, ή κόκκινος, αλλά ποτέ πράσινος. Υπάρχουν μήπως άλλοι αστέρες που να μοιάζουν πράσινοι; Διπλά συστήματα με μπλε και κόκκινους αστέρες μπορεί να μοιάζουν πράσινα σε εμάς αν δεν τους διακρίνουμε ξεχωριστά, αλλά για μεμονωμένους αστέρες οι γνώμες διίστανται. Το β Ζυγού, ο λαμπρότερος αστέρας στον αστερισμό του Ζυγού**, έχει ένα χρώμα που κάποιοι το βλέπουν σαν γαλαζωπό λευκό ενώ άλλοι σαν πρασινωπό λευκό. Η διαφορά ενδεχομένως προκύπτει από τις διαφορετικές χρωματικές ευαισθησίες ανάμεσα στους ανθρώπους. Κάποιοι ίσως μπορούν να διακρίνουν την κορυφή της αντίστοιχης ‘καμπάνας’ του, όπως έχει καταλήξει μέσα από την ατμόσφαιρα της Γης, καλύτερα από άλλους, και αυτοί το βλέπουν πιο πράσινο. Ή μπορεί η επεξεργασία του φωτός που γίνεται στους εγκεφάλους τους να επηρεάζεται από κάτι άλλο και να καταλήγει σε μία πιο πράσινη απόχρωση. Δε γνωρίζουμε στα σίγουρα. Εμένα πάντως μου φαίνεται πρασινωπός. Αν τύχει να κοιτάξετε ποτέ προς τα εκεί με κιάλια ή τηλεσκόπιο δείτε για τον εαυτό σας. Είναι καλή αφορμή για τσακωμούς ανάμεσα σε αυτούς που δε συμφωνούν στο τι βλέπουν.
*Ο πιο ακριβής Νόμος του Planck δίνει το ίδιο αποτέλεσμα αλλά ο Νόμος του Wien, αν και προσεγγιστικός, μας παρέχει μία πολύ πιο εύχρηστη εξίσωση.
**Συνήθως ο λαμπρότερος αστέρας ενός αστερισμού λαμβάνει το γράμμα α αλλά υπάρχουν εξαιρέσεις, επειδή κάποιοι αστέρες μεταβάλλουν τη λαμπρότητά τους ανά τους αιώνες ή επειδή οι αρχικές μετρήσεις, όταν είχαν αποδοθεί τα ονόματα, δεν ήταν πάντα πολύ ακριβείς. Μία από αυτές τις εξαιρέσεις είναι το β Ζυγού, που είναι ελάχιστα πιο φωτεινό από το α Ζυγού.