От това, което е синьо небе. Защо небето е синьо? Защо залезът е червен? Разделяне на атмосферата на слоевете в зависимост от техния молекулен състав

Вероятно всеки поне веднъж в живота му се натъкна на този прост въпрос: защо е чисто, безоблачно небесно синьо или синьо? Очевидно е, че заради въздуха, който дишаме, заради атмосферата на земята! Вероятно въздухът е "син" или нещо подобно. Изглежда само прозрачни и на големи разстояния самолети, планини, кораби, както е в синкаво мъгла ... Такива разсъждения не премахват основния въпрос: защо небето е синьо? Не рисувах въздушната синя боя!

Един прост и кратък отговор е: небето синьо, защото въздушните молекули се разсейват син цвят Слънцето повече от червено.

Тъй като въздухът разсея синьо, небето изглежда синьо, а самата слънце е жълта. Освен това, при залез, когато слънчевата светлина минава през голям ход на атмосферата, виждаме червено слънце И Заря боя в жълто-червени цветове. Всичко това е възможно само защото синята светлина разсейва атмосферата по пътя към нас.

Но как идва синята светлина? Нека започнем с факта, че бялата светлина от слънцето е смес от всички цветове на дъгата, от лилаво до червено. Спрете, казвате, слънчева светлина бяла? Да ,. Втори момент: Говорим svetle., не за цвят. Ако смесени бои различни цветове, тогава, разбира се, получим нещо почти черно.

Цветът на светлината не е цветът на всеки обект. Ако смесите червено, жълто, оранжево, зелено, синьо, синьо и пурпурна светлина около количеството, ще получим бяла светлина. Това беше първият, който демонстрира този Исак Нютон, използвайки призма за разделяне на различни цветове и образуването на спектъра.

Учените разбраха, че многоцветната светлина е само светлината на различните дължини на вълните. Видимата част на спектъра варира от червена светлина с дължина на вълната от около 720 nm до виолетова с дължина на вълната от около 380 nm, между които са оранжево, жълто, зелено, синьо и синьо. Три различни вида цветови рецептори в ретината на човешкото око са най-реагиращи на червените, зелените и сините дължини на вълните, в количеството ни дават всички разнообразие от бои.

Да, така че има физик да говори защо небето е синьо?

Tyndal ефект

Първите стъпки към правилното обяснение на цвета на небето Джон Тандал През 1859 година. Той открил любопитен ефект: ако пропуснете светлината през прозрачна течност, в която малките частици се претеглят, тогава синята светлина ще се разпръсне с тези части по-силни от червената светлина.

Това може лесно да бъде демонстрирано. Вземете чаша с вода и разбъркайте няколко капки мляко, малко брашно или сапун, така че водата в стъклото да стане кална. След това прескочете фенерчето през стъклото. Ще видите, че светлината в стъклото е станала синка. По-скоро синкавият беше светлината, която влязоха в очите ви от чаша, това е, е отхвърлено и разпръснато в решението!

Но най-интересното е това светлина в изхода на стъклото, губейки някои от синия си компонент, той няма да бъде бял, но жълтеникав! Ако вземете доста голям капацитет, тогава светлината, многократно разсеяна на пътя, най-накрая ще загубят синия компонент и ще излезе от резервоара вече неж, но червен.

Ефектът на Tyonda се отнася до разсейването на светлината в кални течности. Частиците в такава течност трябва да имат специална повърхностна структура - жлебове, решетки, пори, ъгли, чийто размер е сравним с дължината на вълната на светлината.

Благодарение на Tyndal ефекта, има красиви сини сапфириниди. Тези малки, сякаш блестяха отвътре, животните понякога стават напълно невидими за наблюдателя (разсейването на светлината влиза в ултравиолетовата област) ...

Tyndal ефектът е отговорен както за сините очи при хората!

Да, и сините очи създават изобщо синия пигмент - просто не е там - но меланинкойто разпределя съответно светлината!

Няколко години по-късно Tyndal ефектът беше изучен в детайли от лорд Раенем. Оттогава разпръскването на светлина върху много малки частици стана известно разсейване на Rayleigh. Райли показа, че количеството разпръсната светлина е обратно пропорционално на четвъртата степен на дължина на вълната за достатъчно малки частици. От това следва, че синята светлина върху такива частици е разпръсната повече от червена, около 10 пъти: (700 nm / 400 nm) 4 \u003d 10

Прах или молекула?

Всичко това е добре, но небето ни е изпълнено с въздух, а не течност, а в небето не плуват парчета сапун или мляко ... какви частици дифузна светлина във въздуха? The Tyndle и Ralea вярваха, че синьото цвят на небето трябва да се дължи на малки прахови частици и капки водни пари, които се претеглят в атмосферата точно като млечни частици с тегло.

Това е погрешно мнение, въпреки че днес някои хора казват, че цветът на небето се определя от ферибота и праха. Ако беше така, цветът на небето ще промени много повече в зависимост от влагата или мъглата, която той наистина се променя. Затова учените предложиха (правилно!), За да обяснят разсейването, има достатъчно кислородни и азотни молекули. Това е самият въздух, или по-скоро неговите молекули разсея светлината!

Синьото небе и облаци върху него. Въздухът разсейва светлината в съответствие с разсейването на Ralea и по-големи частици облаци в съответствие с разсейването. Снимка: Andrei Azanfirei / Flickr.com

Въпросът беше окончателно решен от Алберт Айнщайн през 1911 г., който изчислява подробната формула за разсейване на светлината, в зависимост от молекулите и допълнителните експерименти, блестящо потвърди изчисленията си. Казват, че Айнщайн дори може да използва изчисленията си като допълнителен одит на номера на ногадро!

Защо небето е синьо, не пурпурно?

Между другото, ако синята светлина разсейва 10 пъти повече от червено, тогава още по-къси лилави вълни трябва да разпръснат повече от синьо! Възниква въпросът: защо небето не изглежда като виолетово?

Първо, спектърът на излъчване на светлина от слънцето не е същото на всички дължини на вълните - максималната енергия в слънчевия спектър пада върху зелената светлина. Второ, късовата лилава светлина се абсорбира активно в горните слоеве на атмосферата (както и ултравиолетова!), Следователно тя достига по-малко лилаво в повърхността на земята, отколкото синя.

И накрая, третата причина е очите ни по-малко чувствителни към виолетова светлина, отколкото за синьо.

Криви чувствителност за три вида колони в човешкото око.

Имаме три вида цветови рецептори или колоди, в ретината. Те се наричат \u200b\u200bчервени, сини и зелени, защото те най-много реагират на светлината на тези дължини на вълните. Но всъщност те могат да уловят и да светят други дължини на вълните, като се припокриват целия спектър.

Когато погледнем към небето, червените колони реагират на малко количество разпръсната червена светлина, но също така и по-малко силно - върху оранжеви и жълти дължини на вълните. Зелените колони реагират на жълти и по-разпръснати зелени и зелени и сини вълни. И накрая, сините колони се стимулират от цветовете на сините дължини на вълните, които са много разпръснати. Ако в спектъра нямаше синьо и лилаво, небето изглеждаше синьо с лек зеленикав оттенък. Но най-силно разсейващите вълни от сини и лилави цветове леко стимулират и червени колони, така че тези цветове изглеждат сини с добавения червен оттенък. Общият ефект е това когато погледнем небето, червените и зелените колони се стимулират приблизително еднаквои синьото се стимулира по-силно. Тази комбинация в крайна сметка и образува синьо или синьо небе.

Красиви залези

Какво може да бъде по-красиво от тихото слънце на морския бряг или в степта? Когато въздухът е чист и прозрачен, залезът ще бъде жълт, точно като лъч на фенерчета, прекоси чаша със сапунен разтвор: част от синята светлина и общият цвят на слънцето ще се премести в червения край на спектъра.

Залезът може да бъде изключително разнообразен в цветови схеми в зависимост от състоянието на атмосферата. Снимка: Alex Derr

Друго нещо, ако въздухът е замърсен с малки частици - Garoy, прах, може. В този случай, залезът ще бъде оранжев и дори червен. Залезите над морето могат също да бъдат оранжеви поради частици сол, окачени във въздуха, които могат да създадат Tyndal ефект. Небето около слънцето е видимо зачервяване, както и светлината, която върви направо от слънцето. Това се дължи на факта, че цялата светлина се разсейва сравнително добре под малки ъгли, но след това синята светлина е по-вероятно да се разсейва два пъти и повече на дълги разстояния, оставяйки жълто, червено и оранжево.

Облаци, синя луна и синя бузата

Облаците и прахът изглеждат бели, защото те се състоят от частици, големи дължини на вълните светлина. Такива частици ще раззвучат всички дължини на вълните (разсейване на МИ).

Но понякога може да има частици с много по-малки размери във въздуха. Някои планински райони са известни със синята им мъгла. Аерозолите от растителност реагират с озон в атмосферата, образувайки малки частици с диаметър около 200 nm, които перфектно разсеят синя светлина.

Синята мъгла върху залива в Черна гора. Снимка: Rocher / Flickr.com

Горският огън или вулканичното изригване понякога може да запълни атмосферата с малки частици с диаметър 500-800 nm, който е подходящ размер за разпръскване на червената светлина. Това дава обратното на обичайния ефект на Thyldal и може да доведе до факта, че луната ще придобие син нюанс, тъй като червената светлина от луната се разпространява с тези частици. Настоящето синя Луна - Много рядък феномен!

Защо Марс Червено небе?

Затова стигнахме до Марс, небето, на което, съдейки по снимките на изплакването и автоматичното спускане, тогава червено, тогава пясъчното жълто, тогава сиво синьо ... Какво е наистина?

Според физиката марсианското небе трябва да е синьо. Това е аз. има синьоНо само когато атмосферата на червената планета е спокойна. Но в Марс, както знаете, вятърът често духа. Въпреки факта, че атмосферата на планетата е изключително нарязана, вятърът може да събере милиони тонове пясък и прах, за да организира истински пясъчни бури. Някои бури са в състояние да скрият почти цялата повърхност на Марс!

След такива бури във въздуха все още има суспендирани частици с богат прах с богат прах. Цветът на този прах е червено (това е ръждясало), съответно и небето на Марс е боядисано в жълтеникаво-оранжев цвят.

Отразяващ мъглявина

И накрая, погледнете далеч в космоса, където звездите сега са родени сега.

Комплексът на мъглявината ро zmeyenosz. Снимка: Jim Misti / Steve Mazlin / Robert Gendler

Тук е цял комплекс от облаци на космически газ-речник, разположени на границата на съзвездията на Zmeyenos и Scorpio. Моля, обърнете внимание: част от облаците е светла с червеникаво блясък, а другата, напротив, абсорбира светлината и прилича на черни неуспехи. И накрая, третата част има синкав цвят.

И трите вида облаци се състоят главно от водород с малък примес на прах и молекули. Защо изглеждат различни? Всичко е за тяхната температура. Нагрява се от светлината на звездите, потопени в тях, облаците започват да сияват себе си. Червен блясък - радиация на водород. Много студени облаци, напротив, абсорбират светлината и следователно непрозрачна за нас. Накрая, студено, но намиращо се недалеч от ярки звезди Облаците изглеждат синкави. Те са отразявайте светлината на звездите, разсейвайки го, както и земната атмосфера!

Мнение: 4 624

Един от отличителни черти Човекът е любопитство. Вероятно всеки, който е дете, погледна към небето и се зачуди: "Защо небето е синьо?". Както се оказва, отговорите на такива, изглежда прости въпроси Те изискват известна база от знания в областта на физиката и следователно не всеки родител ще може правилно да обясни на детето причината за указания феномен.

Разгледайте този въпрос от научна гледна точка.

Обхватът на дължината на вълната на електромагнитното излъчване обхваща почти целия спектър от електромагнитно излъчване, което включва радиацията, видима за хората. Изображението по-долу показва зависимостта на интензивността на радиацията на слънцето от дължината на вълната на това радиация.

Анализирайки този образ, може да се отбележи фактът, че видимо излъчване е представено и от неравномерно интензивност за излъчване на различни дължини на вълните. Като относително малък принос към видимата радиация дава лилаво и най-великите - сини и зелени цветове.

Защо небето е синьо?

На първо място, ние ни бутам факта, че въздухът е безцветен газ и не трябва да излъчва синя светлина. Очевидно е, че нашата звезда е причина за такова радиация.

Както знаете, бялата светлина всъщност е комбинация от радиация на всички цветове на видимия спектър. С помощта на призмата можете изрично да разградите светлината върху цялата гама от цветове. Подобен ефект се случва в небето след дъжда и образува дъга. Когато слънчевата светлина навлиза в земната атмосфера, тя започва да се разсейва, т.е. Радиацията променя посоката си. Въпреки това, особеността на въздушния състав е такава, че когато светлината в нея в нея, радиацията с къса дължина на вълната е по-силна от дългите вълни. Така, като се вземе предвид изобразеният по-рано спектър, може да се отбележи, че червената и оранжевата светлина почти не променят траекторията си, преминавайки през въздуха, докато лилавото и синя радиация ще променят посоката си. Поради тази причина във въздуха се появява определено "скитане" къса вълна, което непрекъснато се разсейва в тази среда. В резултат на описания феномен изглежда, че радиацията с късо вълна на видимия спектър (лилава, синя, синя) се излъчва на всяка точка на небето.

Добре известният факт на възприемането на радиацията е, че окото на човека може да хване, виж, излъчване само ако директно удари окото. След това, гледайки в небето, най-вероятно ще видите нюансите на тази видима радиация, дължината на вълната е най-малката, тъй като е именно най-доброто във въздуха.

Защо в зависимост от слънцето не виждате ясно червено? Първо, внимателно разгледайте слънцето на лицето е малко вероятно да успее, тъй като интензивното радиация може да повреди аудиторията. Второ, въпреки съществуването на такова явление като разсейването на светлината във въздуха, въпреки това по-голямата част от светлината, излъчвана от слънцето, идва на повърхността на земята, без да се излага. И следователно, всички цветове на видимия емисионния спектър се комбинират, образувайки светлина с по-изразен бял цвят.

Да се \u200b\u200bвърнем към разпръснат въздух, чийто цвят, както вече сме определени, трябва да имат най-малката дължина на вълната. От видимата радиация, най-малката дължина на вълната има лилаво, последвано от синьо и малко по-дълго от вълната има синьо. Като се има предвид неравномерността на радиацията на слънцето, става ясно, че приносът на лилавия цвят е оскъден. Ето защо най-големият принос към разпръснатото радиация е син цвят и следващ - синьо.

Защо залезът е червен?

В случая, когато слънцето се крие зад хоризонта, можем да наблюдаваме, че най-дългата радиация на вълната на червено-оранжев цвят. В този случай светлината от слънцето трябва да мине забележимо по-дълъг разстояние В атмосферата на Земята, преди да достигне окото на наблюдателя. На място, където радиацията на слънцето започва да взаимодейства с атмосферата, най-изразените са сини и сини. Въпреки това, с разстояние, късовълновата радиация губи своята интензивност, тъй като се разтваря значително по пътя. Докато радиацията с дълги вълни се справя перфектно с преодоляване на такива големи разстояния. Ето защо слънцето е червено при залез слънце.

Както бе споменато по-рано, най-малко дългите радиация и леко се разсейват във въздуха, все още разпръскването се извършва. Ето защо, да бъдеш на хоризонта, слънцето излъчва светлината, от която само излъчването на червени оранжеви нюанси идва на наблюдателя, което малко време да се разпръсне в атмосферата, образувайки гореспоменатия "скитащ" светлина. Последното и бои небето в мотивите нюанси на червено и оранжево.

Защо белите облаци?

Говорейки за облаците, е известно, че те се състоят от микроскопични капчици на течността, които дишат видимата светлина е почти равномерно, независимо от дължината на вълната на радиация. След това разпръсната светлина, насочена във всички посоки от капката, се разсейват отново на други капчици. В този случай се запазва комбинация от радиация на всички дължини на вълните, а облаците "светлина" (отразено) с бяло.

Ако времето е облачно, тогава слънчева радиация Тя идва на повърхността на земята в малки количества. В случай на големи облаци, или голямо количество, някои дела на слънчевата светлина се абсорбира, защото небето запълва и взема сив цвят.

Гледайки небето в деня на обитаването, тъй като детството свиквам със синия си цвят и Алма при залез и изгрев. Синьото небе е толкова жилище за очите ни, което често дори не възниква въпроси, защо небето е синьо, а не, например зелено или жълто. И наистина, защо небето е синьо, ако основният източник на светлина за земята е слънцето, което свети жълтата светлина? (Просто не бързайте да проверите какво оцветяват слънцето, без защита за очите).

Какъв цвят всъщност е слънцето?

Оказва се, че светлината, идваща от слънцето, има различни цветове. Всъщност слънцето грее и синьо, зелено и жълто и червена светлина. Бе открито през 17 век Нютон. Виждаме слънчевото жълто, защото това е най-нетърпеливо излъганият точно жълт цвят и можем да видим само останалите цветове с помощта на специално оборудване. Жълтата светлина е толкова интензивна, че човек не може да различи други цветове на неговия произход. Това е като да се опитате да забележите малък зелен или синя фенер на фона на огромна жълта прожектора.

Как светлината пада на повърхността на земята?

Представете си лъчите на всички цветове на дъгата, идващи от слънцето до земята. В космическия вакуум, между слънцето и земята, слънчевите лъчи летят в една и съща посока и със същата скорост. Но всичко се променя, когато светлината на слънцето достигне земната атмосфера. Слънчевите лъчи се сблъскват с въздушни молекули (състоящи се главно от кислород и азот) и променят тяхната посока - разсейват. Да гледаме процеса на разсейване на светлината. Тук е малко "парче слънчева светлина - фотон, лети в атмосферата на Земята; И веднага по пътя си оказва известна молекула. Фотонът "боли" тази молекула и се отклонява леко от първоначалния път. Летящият все още е малко, фотонът отново ще се сблъска с въздушната молекула и отново ще промени посоката. Докато такъв "пътешественик" ще стигне до нашето око, той ще има време да се изправи пред милиарди молекули и приблизително по същото време да промени посоката на движение. Светлината минава през земната атмосфера, толкова много промени посоката си, че фотоните започват да се движат във всички посоки, дори и към слънцето. Ето защо небесният ден е светло дори и с противоположната страна на слънцето.

Защо небето е синьо?

Оказва се, че цветът на света влияе върху способността на индивидуалните "парчета светлина" да променят посоката си след сблъсък с въздушни молекули. Светло синьо, толкова по-лошо, той променя посоката на движението си по време на разсейването в атмосферата. Това означава, че синята светлина разсейва най-доброто от всички, а тюркоазът вече е малко по-лош. Зелената и жълтата светлина променят посоката си по-лоша тюркоаз. Е, по-малко, отколкото точно когато атмосферата минава, посоката му променя червената светлина. Той разсейва около 10 пъти по-зле от синьо. Затова се оказва, че синята светлина идва от слънцето, се разсейва в небето и ни се струва, че небето става синьо. Ако природата е подредена по различен начин и например зелената светлина би била най-добра, тогава небето ни щеше да е зелен цвят.

Защо небето става червено в залеза и при изгрев слънце?

Когато слънцето седи или се връща, тогава слънчевата светлина трябва да мине през по-дебел въздушен слой, преди да влезе в очите ни. Това означава, че фотоните, които падат върху залеза или изгрев слънце, ще изпитат много повече сблъсъци с въздушни молекули, отколкото тези, които попадат в земята през деня. Увеличеният брой сблъсъци води до факта, че дори червената светлина започва да се разсейва, така че небето до слънцето при залез или изгрев слънце става червено.

Константин Кудинов

Скъпи приятели! Ако ви харесва тази история и искате да сте наясно с нови публикации за астронавтика и астрономия за деца, а след това да се абонирате за нашите новини от общността

Всички сме свикнали, че цветът на небето е непостоянна характеристика. Мъгла, облаци, време на деня - всичко засяга цвета на купола над главата. Ежедневната промяна на нейната промяна не заема умовете на повечето възрастни, което не може да се каже за децата. Те непрекъснато се интересуват защо небето е синьо от гледна точка на физиката или това рисува залеза в червено. Ще се опитаме да разберем тези не най-лесните въпроси.

Променливи

Стартирането означава отговор на въпроса, който всъщност небето е. В древен свят Беше наистина като купол, покриващ земята. Днес обаче е малко вероятно някой да не знае, че това, което един любопитен изследовател би бил възкръснал на нито една височина, той не можеше да постигне този купол. Небето не е нещо, а по-скоро панорама, която се отваря, когато гледа от повърхността на планетата, някаква видимост, тъкана от светлина. И ако наблюдавате от различни точки, тя може да изглежда различно. Така че от облаците се издигат горе, отваря напълно различен поглед, отколкото от земята по това време.

Ясното небе е синьо, но е необходимо да се вземат облаците - и става сиво, олово или мръсно бяло. Нощното небе е черно, понякога можете да видите червеникавите секции. Това е линията на изкуствено осветление на града. Причината за всички такива промени е светлината и нейното взаимодействие с въздуха и частиците на различни вещества в нея.

Цвят на природата

За да отговорим на въпроса защо небето е синьо по физика, трябва да помните какво е цвят. Това е вълна с определена дължина. Светлината, идваща от слънцето към земята, изглежда като бяла. Още от експериментите на Нютон са известни, че това е куп от седем лъча: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо и лилаво. Цветовете се отличават с дължина на вълната. Червеният оранжев спектър включва вълните най-впечатляващи в този параметър. Частите от спектъра се характеризират с къса дължина на вълната. Разграждането на светлина върху спектъра се случва, когато се сблъска с молекули от различни вещества, докато част от вълните могат да бъдат абсорбирани и част е разпръсната.

Изследователски причини

Много учени се опитаха да обяснят защо небето е синьо, от гледна точка на физиката. Всички изследователи се стремят да открият явление или процес, които в атмосферата на планетата разсейват светлината по такъв начин, че в резултат на това идва само синьо идва. Първите кандидати за ролята на такива частици бяха вода. Смята се, че те биха погълнали червената светлина и ще пропуснат синьото и в резултат на това виждаме небесното небе. Изчисленията, които последваха това, обаче показват, че количеството озон, ледени кристали и молекули за водна пара, което е в атмосферата, не е достатъчно, за да даде небето синьо.

Причина в замърсяването

На следващия етап на изследването, John Tyndall, беше предложено прах да играе ролята на търсените частици. Синята светлина има най-голяма устойчивост на разсейване и затова е в състояние да премине през всички слоеве прах и други суспендирани частици. Tyndle проведе експеримент потвърди предположението си. Той създаде модела на смог в лабораторията и я осветява с ярка бяла светлина. Мога да купя синьо оттенък. Ученият направи едно недвусмислено заключение: цветът на небето се определя от прахови частици, т.е. ако въздухът на земята е чист, тогава не сини, а белите небе са светещи над главите на хората.

Господ учи

Последната точка по въпроса е защо небето е синьо (от гледна точка на физиката), сложете английския учен, лорд Д. Ралея. Той доказа, че не прах или е успял да рисува пространството над главата си в познатата сянка за нас. Въпросът е във въздуха. Газовите молекули абсорбират по-голямо и първо от всички най-дълги вълни, еквивалентни на червеното. Синьо се разсейва. Това е точно това, което е обяснено какъв цвят виждаме в ясно време.

Внимателно известие, че като следвате логиката на учените, куполът над главата му трябва да бъде лилав, тъй като този цвят е този цвят, че най-късата дължина на вълната във видимия диапазон. Въпреки това, това не е грешка: делът на лилавото в спектъра е значително по-малко от синьо, а очите на човека са по-чувствителни към последното. По същество, видимо синьо - резултатът от смесването на синьо с виолетово и някои други цветя.

Залез и облаци

Всеки знае, че по различно време от деня можете да видите различен цвят на небето. Снимка на красиви залези над морето или езерото - красива илюстрация на това. Всички видове нюанси на червено и жълто в комбинация със синьо и тъмно синьо правят подобен спектакъл, незабравим. И това е обяснено от същото разпръскване на светлина. Факт е, че по време на залез и разсъмване слънчевите лъчи трябва да преодолеят много по-голям начин през атмосферата, отколкото в средата на деня. В този случай светлината на синьо-зелената част на спектъра се разсейва в различни посоки и облаци, разположени в хоризонталната линия, се боядисат в червени нюанси.

Когато облаците са замъглени, картината е напълно променяща се. Не може да се преодолее плътния слой и повечето от тях просто не достигат земята. Лъчите, които успяха да преминат през облаците, се намират с капки вода от дъжд и облаци, които са изкривени от светлината. В резултат на всички тези трансформации, бялата светлина идва на земята, ако облаците са малки по размер, и сиво, когато небето е затворено с впечатляващи облаци, вторичните абсорбиращи части на лъчите.

Други небеда

Интересно е, на други планети Слънчева система Когато се гледа от повърхността, можете да видите небето, много различно от земята. На космически обекти, лишен от атмосферата, слънчевите лъчи свободно достигат повърхността. В резултат на това небето тук е черно, без никаква сянка. Такава снимка може да се види на Луната, Меркурий и Плутон.

Марсианското небе има червено-оранжев оттенък. Причината за това е в прах, която е наситена атмосфера на планетата. Тя е боядисана в различни нюанси на червено и оранжево. Когато слънцето изгрява над хоризонта, марсианското небе става розово-червено, а неговият парцел, директно заобикалящ диск, изглежда син или дори виолетов.

Небето над Сатурн е един и същи цвят, както на земята. Аквамаринската небе се разтяга над уран. Причината е в метанът, разположен в горните планети.

Венера от очите на изследователите крие плътна слой облаци. Тя не ви позволява да достигнете до повърхността на планетата със сини зелени лъчи, така че небето е жълто-оранжево тук със сива ивица по хоризонта.

Изследването на деня над главата не разкрива не по-малко чудеса, отколкото изучаването на звездното небе. Разбирането на процесите, които се случват в облаците и зад тях, помагат да се разбере причината за нещата, по-добре познати на хората, които обаче не могат да обяснят от движение.

В ясен слънчев ден небето над нас изглежда светло синьо. Вечерта, залезът оцветява небето в червени, розови и оранжеви цветове. Защо небето има син цвят? Какво прави залез червено?

За да отговорите на тези въпроси, трябва да знаете каква светлина и каква е атмосферата на земята.

Атмосфера

Атмосферата е смес от газове и други частици около земята. По принцип атмосферата се състои от газообразен азот (78%) и кислород (21%). Газовият аргон и вода (под формата на пара, капки и ледени кристали) са следните в разпространението в атмосферата, тяхната концентрация не надвишава съответно 0.93% и 0.001%. В атмосферата на земята в малки количества има и други газове, както и най-малките частици прах, сажди, пепел, цветен прашец и сол, попадащи в атмосферата от океаните.

Съставът на атмосферата варира в малки граници, в зависимост от мястото, от времето и др. Концентрацията на вода в атмосферата се увеличава по време на бури, както и в близост до океана. Вулканите могат да изхвърлят огромно количество пепел в атмосферата. Техногенното замърсяване може също да се добавят различни газове или прах и прах към обичайния състав на атмосферата.

Плътността на атмосферата на ниска височина на повърхността на земята е най-голямата, с увеличаване на височината, тя намалява гладко. Няма ярко изразена граница между атмосферата и пространството.

Леки вълни

Светлината е вид енергия, прехвърлянето на която се извършва с помощта на вълните. Освен това, с помощта на вълните, се извършват други видове енергии, например, звукова вълна Има въздушни колебания. Леката вълна е трептения от електрически и магнитни полета, този диапазон се нарича електромагнитен спектър.

Електромагнитните вълни се разпространяват чрез безвъздушно пространство със скорост 299.792 km / s. Скоростта на разпространение на тези вълни се нарича скорост на светлината.

Радиационната енергия зависи от дължината на вълната и нейната честота. Дължината на вълната е разстоянието между двете най-близки върхове (или депресии) на вълните. Честотата на вълната е броят на колебните колебания в секунда. Колкото по-дълга е вълната, колкото по-ниска честота и по-малко енергия, която носи.

Цветовете на видимата светлина

Видимата светлина е част от електромагнитния спектър, който може да се види от нашите очи. Светлината, излъчвана от слънцето или лампата с нажежаема жичка, може да има бял цвятНо всъщност това е смес от различни цветове. Можете да видите различните цветове на видимия спектър на светлината, да го разграждате в компонентите с помощта на призма. Този спектър може да се наблюдава и в небето под формата на дъга, произтичаща от пречупването на светлината на слънцето в капчиците вода, действащи като една гигантска призма.

Цветът на спектъра се смесва, непрекъснато преминава един към друг. В единия край спектърът има червени или оранжеви цветове. Тези цветове се движат гладко в жълто, зелено, синьо, индиго и лилави цветове. Цветовете имат различни дължини на вълните, различни честоти и се различават в енергиите.

Разпространение на светлината във въздуха

Светлината се прилага през пространството по права линия, докато не по пътя му няма препятствия. На входа на светлинната вълна в атмосферата, светлината продължава да се разпространява лесно, докато прахта или газовата молекула се окаже по пътя му. В този случай какво ще се случи със светлина, ще зависи от неговата дължина на вълната и размер на частиците, който се оказа по пътя си.

Прахообразните частици и капки вода са много по-големи от дължината на вълната на видимата светлина. Светлината се отразява в различни посоки в сблъсъци с тези големи частици. Различните цветове на видимата светлина са еднакво отразени от тези частици. Отразената светлина изглежда бяла, тъй като все още съдържа същите цветове, които са били в нея преди размисъл.

Газовите молекули имат по-малки размери, отколкото дължината на вълната на видимата светлина. Ако светлинната вълна е изправена пред тях, резултатът от сблъсъка може да бъде различен. Когато светлината е обърната към газова молекула, частта се абсорбира. Малко по-късно молекулата започва да излъчва светлина в различни посоки. Цветът на излъчващата светлина е същият цвят, който се абсорбира. Но цветовете на различните дължини на вълните се абсорбират по различни начини. Всички цветове могат да бъдат погълнати, но по-високите честоти (син цвят) се абсорбират много по-силни от ниските честоти (червени). Този процес се нарича разсейване на Rayleigh, той се нарича така в чест на британската физика на Джон Райли, която отвори това явление на разсейване през 1870-те години.

Защо небето синьо?

Небето има син цвят, дължащ се на разсейването на Rayleigh. Тъй като светлината се движи през атмосферата, повечето дълги вълни Оптичният спектър преминава непроменен. Само леко парче червено, оранжево и жълто цветове взаимодейства с въздух.

Въпреки това, много по-къси вълни от светлина се абсорбират от газови молекули. След абсорбция синьото цвят се излъчва във всички посоки. Той се разсейва навсякъде в небето. В каквато и да е посока, някои от тези дифузни сини светлини достигат наблюдател. Тъй като синята светлина е видима навсякъде над главата, небето изглежда синьо.

Ако погледнете в посока на хоризонта, небето ще има по-голям нюанс. Това е резултат от факта, че светлината преминава по-голямото разстояние в атмосферата на наблюдателя. Разпръснатата светлина отново се диспергира с атмосфера и по-малко синьо достига окото на наблюдателя. Следователно, цветът на небето в хоризонта изглежда по-бледа или дори изглежда много бял.

Черно небе и бяло слънце

От земята слънцето изглежда жълто. Ако бяхме в космоса или на Луната, слънцето ще ни изглежда бяло. В пространството няма атмосфера, която разпръсква слънчевата светлина. На земята някои от късите вълни на слънчева светлина (синьо и лилаво) се абсорбират чрез разсейване. Останалата част от спектъра изглежда жълто.

В допълнение, в пространството небе изглежда тъмно или черно вместо синьо. Това е резултат от липсата на атмосферата, поради което светлината не се разсейва.

Защо залезът е червен?

Когато слънцето знае до залеза, слънчевата светлина трябва да се държи по-голямо разстояние в атмосферата, за да достигне до наблюдател, съответно, по-голяма слънчева светлина се отразява и разсейва от атмосферата. Тъй като по-малко пряка светлина достига наблюдателя, слънцето изглежда по-малко светло. Цветът на слънцето също изглежда различен, той има редица цветове от оранжево до червено. Това се дължи на факта, че са разпръснати още по-къси вълни, сини и зелени. Остават само компоненти на дългите вълни на оптичния спектър, които достигат окото на наблюдателя.

Небето около слънцето може да бъде боядисано в различни цветове. Най-красивото небе се случва, когато въздухът съдържа много малки прахове или водни частици. Тези части отразяват светлината във всички посоки. В този случай, по-къси светли вълни разпръснати. Наблюдателят вижда светлинните лъчи на по-дълги вълни и затова небето изглежда червено, розово или оранжево.

По-подробно за атмосферата

Каква е атмосферата?

Атмосферата е смес от газове и други вещества, които обграждат земята, под формата на глоба, предимно прозрачна обвивка. Атмосферата се държи на място поради привличането на земята. Основните компоненти на атмосферата са азот (78.09%), кислород (20.95%), аргон (0.93%) и въглероден диоксид (0.03%). Също така в атмосферата се съдържа в малки количества вода (на различни места концентрацията му варира от 0% до 4%), твърди частици, неонови газове, хелий, метан, водород, криптон, озон и ксенон. Науката, която изучава атмосферата, се нарича метеорология.

Животът на земята би бил невъзможен без присъствието на атмосфера, което доставя кислород, необходим за дишането. В допълнение, атмосферата изпълнява друга важна функция - нивата на температурата през планетата. Ако атмосферата не беше, на някои места планетата може да бъде топлина на екипажа, а на други места температурният диапазон може да варира от -170 ° C през нощта до + 120 ° C. Също така, атмосферата ни предпазва от вредното излъчване на слънцето и пространството, поглъщането и разсейването му.

От общия размер на енергията на слънцето, достигайки земята, приблизително 30% се отразяват от облаците и земната повърхност обратно в космоса. Атмосферата абсорбира около 19% от радиацията на слънцето и само 51% се абсорбира от повърхността на земята.

Въздухът е тегло, въпреки че не сме наясно с това и не усещаме натиска на въздушната колона. На морското равнище това налягане има голяма атмосфера, или 760 мм живачен стълб (1013 милибар или 101.3 kPa). С нарастваща височина атмосферно налягане Бързо намалява. Налягането пада 10 пъти с нарастваща височина на всеки 16 км. Това означава, че при натиск от 1 атмосфера на морското равнище, на височина 16 км, налягането ще бъде 0,1 atm, а на височина 32 км - 0.01 atm.

Плътността на атмосферата в най-ниските си слоеве е 1,2 kg / m3. Във всеки кубичен сантиметър въздух съдържа приблизително 2.7 х 10 19 молекули. На нивото на земята всяка молекула се движи със скорост от около 1600 км / ч, докато честотата на сблъсъка с други молекули е 5 милиарда пъти за секунда.

Плътността на въздуха също пада бързо с ръст на височината. На надморска височина от 3 км плътността на въздуха намалява с 30%. Хората, живеещи близо до морското равнище, когато са взети в такава височина, имат временни проблеми с дишането. Най-голямата височина, на която хората постоянно живеят, е на 4 километра.

Структурата на атмосферата

Атмосферата се състои от различни слоеве, разделянето на тези слоеве настъпва при тяхната температура, молекулен състав и електрически свойства. Тези слоеве нямат изразени граници, те се променят сезонно и освен това се променят параметрите си на различни ширини.

Разделяне на атмосферата на слоевете в зависимост от техния молекулен състав

Хомосфера

По-ниски 100 км, включително тропосферата, стратосферата и мезопаузата.
Той е 99% от масата на атмосферата.
Молекулите не са разделени чрез молекулно тегло.
Съставът е доста еднакъв, с изключение на някои малки местни аномалии. Еднородността се поддържа чрез постоянно смесване, турбулентност и турбулентна дифузия.
Водата е един от двата компонента, разпределени неравномерно. Когато водната пара се издига, тя се охлажда и кондензира, връщайки се на земята под формата на валежи - сняг и дъжд. Самата стратосфера е много суха.
Озонът е друга молекула, чието разпределение е неравномерно. (Прочетете за озона в стратосферата по-долу.)

Хетеросфера

Тя се простира над хомосферата, включва термосфер и екзосфера.
Разделянето на молекулите на този слой се основава на техните молекулярни маси. По-високите молекули, като азот и кислород, са концентрирани в долната част на слоя. В горната част на хетеросферата преобладават повече бели дробове, хелий и водород.

Разделяне на атмосферата на слоевете в зависимост от техните електрически свойства.

Неутрална атмосфера

Под 100 км.

Йонсфера

Приблизително над 100 км.
Съдържа електрически заредени частици (йони), които възникват при абсорбиране на ултравиолетова светлина
Степента на йонизация варира с височина.
Различни слоеве отразяват дълги и къси радиовълни. Това позволява радиосигналите да се разпространяват по права линия, за да преяждат сферичната повърхност на земята.
В тези атмосферни слоеве се появяват полярни заделяния.
Магнитосфера Това е горната част на йоносферата, която се простира около 70 000 км, тази височина зависи от интензивността на слънчевия вятър. Магнитосферата ни предпазва от заредените частици с високи слънчеви енергии, докато ги държат в магнитното поле на земята.

Разделяне на атмосферата на слоевете в зависимост от техните температури

Височина на горната граница triposfer. Зависи от сезоните и ширината. Тя се простира от. земна повърхност До височина около 16 км от екватора и на височина 9 км в северната и южната част.

Префикс "Тропо" означава промени. Промяната в параметрите на тропосферата възниква поради метеорологични условия - например поради движението на атмосферните фронтове.
С увеличаване на височината, температурата пада. Старият въздух се издига, след това се охлажда и се спуска обратно на земята. Този процес се нарича конвекция, възниква в резултат на движението на въздушните маси. Вятърът в този слой духа главно вертикално.
Този слой съдържа повече молекули, отколкото всички други слоеве, комбинирани.

Стратосфера- обхваща около височина 11 км до 50 км.

Той има много тънък въздушен слой.
Префиксът "страст" се отнася до слоеве или разделяне на слоеве.
Дъното на стратосферата е доста спокойно. Самолетите често летят в долната част на стратосферата, за да се справят лошо време В тропосферата.
В горната част на стратосферата издуха силните ветрове, известни като високопоставени мастиленоструйни потоци. Те удрят хоризонтално със скорост до 480 км / ч.
Стратосферата съдържа "озонов слой", разположен на височина около 12 до 50 км (в зависимост от ширината). Въпреки че концентрацията на озона в този слой е само 8 ml / m3, той много ефективно абсорбира вредните ултравиолетови лъчи на слънцето, като по този начин защитава живота на земята. Молекулата на озона се състои от три кислородни атома. Кислородни молекули, които дишаме, съдържат два кислородни атома.
Стратосферата е много студена, температурата му е приблизително -55 ° С на дъното и се увеличава с височина. Увеличаването на температурата е свързано с абсорбцията на ултравиолетови лъчи с кислород и озон.

Месосфера - обхваща височина около 100 км.

С увеличаване на височината, температурата нараства бързо.

Термосфера - обхваща височина около 400 км.

С увеличаване на височината, температурата бързо се увеличава поради абсорбцията на много къса вълна ултравиолетова радиация.
Метеори или "падащи звезди", започват да изгарят на височина около 110-130 км над земята.

Exosphere. - разширява стотици километри за термосфер, постепенно се движи към външно пространство.

Плътността на въздуха тук е толкова ниска, че използването на концепцията за температура губи никакво значение.
Когато сблъсък помежду си, молекулата често лети в космоса.

Защо цветът на небето е синьо?

Видимата светлина е разнообразие от енергия, способна да се движи през пространството. Светлината от слънчевата или нажежената лампа изглежда бяла, въпреки че в действителност това е смес от всички цветове. Основните цветове, от които са сгънати белият цвят, е червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо и лилаво. Тези цветове непрекъснато се движат един към друг, така че в допълнение към основните цветове все още има огромен брой нюанси. Всички тези цветове и нюанси могат да се наблюдават в небето под формата на дъгова, възникнала в областта на високата влажност.

Въздухът, който запълва цялото небе, е смес от най-малките газови молекули и малки твърди частици, като прах.

Тъй като слънчевата светлина минава през въздуха, тя се втурва върху молекули и прах. Когато светлината се сблъсква с газ молекули, може да се появи отражение на светлината в различни посоки. Някои цветове, например червени и оранжеви, директно достигат до наблюдател, преминаващ директно през въздуха. Но по-голямата част от синята светлина се доверява на въздушни молекули във всички посоки. По този начин синята светлина е разпръсната по време на небето и изглежда синя.

Когато погледнем нагоре, тогава част от тази синя светлина достига до очите ни от всички краища на небето. Тъй като навсякъде има син цвят, небето изглежда синьо.

Няма въздух във външното пространство. Тъй като няма препятствия, от които светлината може да бъде отразена, светлината се разпределя директно. Лентите на светлината не се разсейват, а "небето" изглежда тъмно и черно.

Експерименти с светлина

Първи експеримент - разлагане на светлината в спектъра

За да извършите този експеримент, ще ви трябва:

малко огледало, парче бяла хартия или картон, вода;
големи малки плавателни видове кювета или купички, или пластмасова кутия от сладолед;
слънчево време и прозорци с изглед към слънчевата страна.

Как да провеждате експеримент:

Напълнете кювета или купа от 2/3 вода и поставете на пода или на масата, така че правата слънчева светлина да достигне вода. Наличието на пряка слънчева светлина е задължително за правилния експеримент.
Инсталирайте огледалото под вода, така че слънчевите лъчи да попаднат върху него. Дръжте лист хартия над огледалото, така че слънчевите лъчи, отразени от огледалото, паднаха върху хартия, ако е необходимо, коригирайте взаимното им положение. Гледайте цветен спектър на хартия.

Какво се случва: вода и огледало действат като призма, разграждайки светлината върху цветовите компоненти на спектъра. Това е така, защото лъчите на светлината, преминаващи от една среда (въздух) в друга (вода), променят скоростта и посоката му. Този феномен се нарича пречупване. Различни цветове се пречупват по различни начини, лилавите лъчи се запалят все повече и повече променят посоката им. Червените лъчи забавят и променят посоката си в по-малка степен. Светлината е разделена на цветови компоненти и можем да видим спектъра.

Втори експеримент - Sky Modeling в Glass Bank

Материали, необходими за експеримента:

прозрачно високо стъкло или прозрачна пластмаса или стъклен буркан;
вода, мляко, чаена лъжичка, фенерче;
тъмна стая;

Експеримент:

Напълнете чаша или буркан на 2/3 с вода, приблизително 300-400 ml.
Добавете от 0.5 към една лъжица мляко, разклатете сместа.
Вземайки чаша и фенерче, отидете в тъмната стая.
Дръжте фенер върху чаша с вода и насочете светлината на светлината на повърхността на водата, погледнете чашата отстрани. В този случай водата ще има синкав нюанс. Сега изпратете фенер върху стъклото отстрани и погледнете светлината от другата страна на стъклото, така че светлината премина през водата. В същото време водата ще се появи червеникав оттенък. Поставете фенера под стъклото и насочете светлинния лъч, докато гледате водата отгоре. В същото време червеникавият нюанс на водата ще изглежда по-наситен.

Това в този експеримент се извършва: малки частици мляко, претеглени във вода, се разсейват светлината, която тече от фенерчето по същия начин, както частиците и молекулите във въздуха разсейват слънчевата светлина. Когато стъклото е осветено отгоре, водата изглежда синкаво поради факта, че синият цвят се разсейва във всички посоки. Когато погледнете през водата директно към светлината, светлината на фенера изглежда червена, като част от сините лъчи се отстранява поради разсейването на светлината.

Трети експеримент - смесване на цветя

Ще имаш нужда:

молив, ножици, бял картон или парче Watman;
цветни моливи или маркери, владетел;
чаша или голяма чаша с диаметър в горната част 7 ... 10 см или дебеломер.
хартиена стъкло.

Как да провеждате експеримент:

Ако няма дебеломер, след това използвайте чаша като шаблон за рисуване на парче картон, изрежете този кръг. Използвайки линейката, разделете кръга до 7 приблизително еднакви сектора.
Оцветяване на тези седем сектора на цвят. Основен спектър - червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо и лилаво. Опитайте се да оцветявате устройството като внимателно и равномерно.
Направете дупката в средата на диска и поставете диска върху молива.
Направете дупката в долната част на чашата за хартия, диаметърът на отвора трябва да бъде малко по-голям от диаметъра на молива. Включете чашата до дъното и вмъкнете молив с изключен диск в него, така че капанът на молив на масата да регулира положението на диска върху молива, така че дискът да докосне дъното на чашата и е над него на височина 0,5..1,5 cm.
Бързо популяризирайте молива и погледнете въртящия се диск, обърнете внимание на неговия цвят. Ако е необходимо, прекарвайте корекция на диска и молив, за да могат лесно да се въртят.

Обяснение на видяното явление: Цветовете, които секторът на диска са боядисани, са основните компоненти на бялата светлина. Когато дискът се върти достатъчно бързо, изглежда, че цветовете се сливат и дискът изглежда бял. Опитайте се да експериментирате с други цветови комбинации.