Note
Scattering (tán xạ): hiện tượng vật lý trong đó ánh sáng hoặc sóng bị phân tán ra nhiều hướng khác nhau khi va chạm với các phân tử hoặc hạt nhỏ trong môi trường.
Rayleigh scattering (tán xạ Rayleigh): loại tán xạ xảy ra khi ánh sáng tương tác với các hạt nhỏ hơn nhiều so với bước sóng ánh sáng, giải thích vì sao bầu trời có màu xanh và hoàng hôn có màu đỏ.
Molecule (phân tử): đơn vị nhỏ nhất của một chất hóa học, bao gồm hai hay nhiều nguyên tử liên kết với nhau, có thể tồn tại độc lập và tham gia vào phản ứng hóa học.
Visible spectrum (quang phổ nhìn thấy): dải ánh sáng có thể nhìn thấy được bằng mắt người, bao gồm các màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím.
Nanometer (nanomet): đơn vị đo chiều dài trong hệ mét, bằng một phần tỷ mét (1 nm = 10⁻⁹ m), thường được dùng để đo các hạt cực nhỏ như phân tử hoặc bước sóng ánh sáng.
Carbon dioxide (CO₂) (carbon dioxide): khí nhà kính tự nhiên, sinh ra từ hô hấp, đốt nhiên liệu và các quá trình công nghiệp, có ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu.
Methane (CH₄) (mêtan): một loại khí nhà kính mạnh, sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học, chăn nuôi và khai thác nhiên liệu hóa thạch, ảnh hưởng lớn đến hiệu ứng nhà kính.
Atmosphere (khí quyển): lớp khí bao quanh Trái Đất, chứa các phân tử khí như oxy, ni-tơ, CO₂… giúp duy trì sự sống và ảnh hưởng đến ánh sáng, thời tiết và nhiệt độ.
Spectrum (phổ): tập hợp các bước sóng hoặc tần số ánh sáng, thường dùng để mô tả sự phân tách ánh sáng thành các màu riêng biệt thông qua hiện tượng khúc xạ hay tán xạ.
ROY G. BIV (tên viết tắt của quang phổ): từ viết tắt biểu thị các màu của quang phổ nhìn thấy – Red (đỏ), Orange (cam), Yellow (vàng), Green (lục), Blue (lam), Indigo (chàm), Violet (tím).
The Article
Why is the sky blue?– Mariana A-E., age 11, Tucson, Arizona
Tại sao bầu trời có màu xanh?– Mariana A-E., 11 tuổi, Tucson, Arizona
You might think that explaining why the sky is blue would be kind of simple.But even a brief explanation of it requires a lot of science.The colors of everything you see are produced in different ways.Some of those colors are explained with physics, others by my own field of chemistry.
Bạn có thể nghĩ rằng việc giải thích tại sao bầu trời có màu xanh là khá đơn giản.Nhưng ngay cả một lời giải thích ngắn gọn cũng cần rất nhiều kiến thức khoa học.Màu sắc của mọi thứ bạn nhìn thấy được tạo ra theo nhiều cách khác nhau.Một số màu sắc được giải thích bằng vật lý, số khác bởi lĩnh vực hóa học của tôi.
The nitrogen and oxygen that you are breathing right now are made up of very small particles called molecules.A molecule of nitrogen or oxygen is really, really small.Each molecule is only about 0.4 nanometers, or 16 billionths of an inch.It would take 250,000 nitrogen molecules to equal the width of one strand of your hair.You can think of the molecules as behaving like very tiny balls that constantly bounce around.
Ni-tơ và ô-xy mà bạn đang hít thở hiện nay được cấu thành từ những hạt rất nhỏ gọi là phân tử.Một phân tử ni-tơ hay ô-xy thực sự rất, rất nhỏ.Mỗi phân tử chỉ khoảng 0,4 nanomet, hoặc 16 phần tỷ inch.Cần khoảng 250.000 phân tử ni-tơ mới bằng chiều rộng của một sợi tóc của bạn.Bạn có thể tưởng tượng các phân tử này giống như những quả bóng tí hon không ngừng bật nhảy quanh không gian.
When sunlight travels through the atmosphere, it passes between lots of those teensy nitrogen and oxygen molecules.Sometimes the light runs right into one of them.
Khi ánh sáng Mặt Trời đi qua khí quyển, nó len lỏi giữa vô số phân tử ni-tơ và ô-xy nhỏ bé đó.Đôi khi, tia sáng đâm trúng một trong số chúng.
In short, the sky looks blue because the blue portion of sunlight is much more likely to bounce off the molecules in the atmosphere than the other colors of light.
Tóm lại, bầu trời có màu xanh vì phần ánh sáng màu xanh trong ánh sáng Mặt Trời có khả năng bị các phân tử trong khí quyển làm tán xạ cao hơn nhiều so với các màu khác.
Tennis balls and marbles
Bóng tennis và viên bi
Now, picture the nitrogen and oxygen molecules as tennis balls and the light as heaps of marbles.
Giờ hãy hình dung các phân tử ni-tơ và ô-xy giống như những quả bóng tennis và ánh sáng là các đống viên bi.
When one of those light marbles hits a nitrogen or oxygen tennis ball, the tennis ball “eats” the marble and then very quickly spits it back out again, but in a random direction.That process is what physicists call scattering.
Khi một trong những viên bi ánh sáng đó va vào một quả bóng tennis ni-tơ hoặc ô-xy, quả bóng tennis “nuốt” viên bi rồi rất nhanh nhả nó ra theo một hướng ngẫu nhiên.Quá trình này là điều mà các nhà vật lý gọi là tán xạ.
It was around 1870 when the British physicist John William Strutt, better known as Lord Rayleigh, first found an explanation for why the sky is blue: Blue light from the Sun is scattered the most when it passes through the atmosphere.His discovery is why the scientific term for this effect is called Rayleigh scattering.
Khoảng năm 1870, nhà vật lý người Anh John William Strutt, được biết đến nhiều hơn với tên Lord Rayleigh, lần đầu đưa ra lời giải thích tại sao bầu trời có màu xanh: ánh sáng xanh từ Mặt Trời bị tán xạ mạnh nhất khi đi qua khí quyển.Phát hiện của ông chính là lý do thuật ngữ khoa học cho hiện tượng này được gọi là tán xạ Rayleigh.
The other gases in the atmosphere can be really important too, such as the effects of carbon dioxide or methane on the global climate.But they have only a very small effect on the color of the sky.
Các khí khác trong khí quyển cũng rất quan trọng, chẳng hạn như tác động của carbon dioxide hoặc methane đối với khí hậu toàn cầu.Tuy nhiên, chúng chỉ có tác động rất nhỏ đến màu sắc của bầu trời.
If there were no scattering, the sky would be dark like it is on the Moon, which does not have an atmosphere.
Nếu không có sự tán xạ, bầu trời sẽ tối đen như trên Mặt Trăng – nơi không có khí quyển.
The Moon’s sky isn’t blue. peepo/E+ via Getty Images.
Bầu trời trên Mặt Trăng không có màu xanh. peepo/E+ qua Getty Images.
A rainbow represents all the different components that make up sunlight.As that light passes through the water droplets suspended in the air, it is broken up into the component colors called the visible spectrum – red, orange, yellow, green, blue, indigo and violet, more easily remembered as ROY G. BIV.
Một cầu vồng đại diện cho tất cả các thành phần khác nhau cấu thành ánh sáng Mặt Trời.Khi ánh sáng này đi qua các giọt nước lơ lửng trong không khí, nó bị phân tách thành các màu thành phần gọi là quang phổ nhìn thấy – đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím, dễ nhớ hơn dưới dạng ROY G. BIV
Roy G. Biv. hiroyuki nakai/Moment via Getty Images.
Roy G. Biv. hiroyuki nakai/Moment qua Getty Images.
Light at the blue end of the rainbow is scattered more efficiently than the other colors.It is as if the tennis balls are very selective in terms of which marbles they eat, and they prefer the blue ones over the other colors.
Ánh sáng ở đầu màu lam của cầu vồng bị tán xạ hiệu quả hơn các màu khác.Cứ như thể các quả bóng tennis rất “kén chọn” trong việc “ăn” viên bi nào, và chúng thích màu xanh hơn các màu khác.
The result is that the blue light is scattered across the sky so you see blue everywhere on sunny days.The rest of the colors mainly travel straight through the atmosphere.
Kết quả là ánh sáng xanh bị tán xạ khắp bầu trời, vì thế bạn thấy bầu trời có màu xanh trong những ngày nắng.Các màu khác chủ yếu đi thẳng qua khí quyển.
Redder when the Sun sets and rises
Đỏ hơn khi Mặt Trời mọc và lặn
Of course, the sky is not always blue.
Dĩ nhiên, bầu trời không phải lúc nào cũng có màu xanh.
And Rayleigh scattering also explains why the sky tends to be reddish when the Sun is close to the horizon – at sunrise and sunset.
Và hiện tượng tán xạ Rayleigh cũng giải thích tại sao bầu trời có xu hướng đỏ hơn khi Mặt Trời gần đường chân trời – lúc bình minh và hoàng hôn.
There’s a scientific explanation for why red and orange streaks stretch aross the sky at dawn or twilight. Elenakirey/iStock via Getty Images Plus.
Có một lời giải thích khoa học cho những vệt đỏ và cam kéo dài trên bầu trời lúc bình minh hoặc hoàng hôn. Elenakirey/iStock qua Getty Images Plus.
When the Sun is near the horizon, its light passes through a lot more of the atmosphere to reach the Earth’s surface than when it is directly overhead.The blue and green light is scattered so well that you can hardly see it.The sky is colored, instead, with red and orange light.
Khi Mặt Trời gần đường chân trời, ánh sáng phải đi qua một lớp khí quyển dày hơn rất nhiều để đến bề mặt Trái Đất so với khi ở trên đỉnh đầu.Ánh sáng xanh và xanh lá bị tán xạ mạnh đến mức bạn hầu như không nhìn thấy chúng.Bầu trời lúc này có màu đỏ và cam.
Colors mean a lot to us in so many different ways.Understanding the science behind colors and expressing ourselves through art with colors have been important for humans for our entire recorded history.That’s something to keep in mind as you decide what color shirt to wear tomorrow morning.
Màu sắc có ý nghĩa rất lớn với chúng ta theo nhiều cách khác nhau.Việc hiểu khoa học đằng sau màu sắc và thể hiện bản thân qua nghệ thuật với màu sắc đã luôn quan trọng với con người suốt chiều dài lịch sử.Đó là điều bạn có thể nghĩ đến khi chọn màu áo để mặc vào sáng mai.
NASA’s Space Place explains why the sky is blue.
Trang Space Place của NASA giải thích tại sao bầu trời có màu xanh.
Quiz
Select the correct answer for each question.
Question 1/5
1. What causes the sky to appear blue during the day?
2. Which scientist first explained why the sky is blue using physics?
3. What term describes the process of light bouncing in random directions after hitting small particles?
4. Why does the sky appear reddish during sunrise and sunset?
5. What would the sky look like if Earth had no atmosphere?
