چرا آسمان آبی است و سبز نیست؟ چرا آسمان آبی و غروب خورشید قرمز است؟ چگونه از آسمان آبی غروب بسازیم.

لحظه‌ای که برای خیلی‌ها مورد انتظار بود، فرا رسیده است که مریخ نورد کنجکاوی کمی حواس‌پرتی را از علم دور کرد و مناظر غروب خورشید را تحسین کرد. چند روز بعد توانستیم این عکس را هم ببینیم. پیش نمایش کامل عکس روی دسکتاپ شما. اندازه کامل در وب سایت نویسنده.

غروب مریخ از این نظر که آبی است منحصر به فرد است. دلیل این رنگ آسمان همان است که روی زمین یک آسمان آبی و یک غروب قرمز می دهد - پراکندگی ریلی. این تصور غلط وجود دارد که آسمان آبی روی زمین به دلیل وجود اکسیژن در هوا یا حتی لایه اوزون است. در واقع ترکیب جو در اینجا اهمیت کمتری نسبت به چگالی آن دارد. این چگالی گاز است که نور سفید خورشید را پراکنده می کند و آسمان را رنگ می کند.

تفاوت رنگ آسمان در هنگام ظهر و غروب خورشید در حجم جوی است که توسط پرتوهای خورشید بر آن غلبه می کند. در مریخ، اتمسفر صد برابر نازک‌تر از زمین است، اما وقتی خورشید نزدیک افق است، نور آن بر لایه‌ای از جو سی برابر ضخیم‌تر از ظهر غلبه می‌کند.

اثر رنگ آمیزی اضافی آسمان مریخ توسط گرد و غباری که دائماً در اتمسفر آویزان است ایجاد می شود. ظاهراً این رنگ نارنجی او در ترکیب با آبی است که کمی مایل به سبز در عکس می دهد. هرچند الان برعکس هوا خیلی صافه. من یک سال و نیم است که دید خوبی ندیده ام که کنجکاوی روی مریخ کار کند. برای اولین بار امکان مشاهده سنگ ها در دامنه کوهی وجود داشت که تقریباً در 30 کیلومتری مریخ نورد قرار دارد.

با این حال، گرد و غبار همچنان در آسمان وجود دارد. می توانید ببینید که چگونه خط الراس کوه در غبار غبار گم شده است.

در حداکثر برد قابل دسترس برای چشم، بیش از 50 کیلومتر قرار دارد. آسمان صاف امروز توضیح می دهد که چرا آسمان در بالای پانورامای غروب خورشید تقریبا سیاه است. در طول روز در اوج خود، باید همان سیاهی روی ماه یا روی زمین در ارتفاع بیش از 30 کیلومتر باشد.

مشاهدات انجام شده توسط دستگاه وایکینگ نشان می دهد که چگونه رنگ آسمان و سیاهی آن بسته به میزان گرد و غبار تغییر می کند.

برگردیم به رنگ غروب. به لطف فناوری مدرن، ما می توانیم سپیده دم را حتی از فضا ببینیم. رنگ نارنجی ابرها در مرز روز و شب در آخرین عکس «الکترو ال» به وضوح قابل مشاهده است.

با نگاه کردن به مریخ با تلسکوپ هابل، می‌توانیم همان مرز آبی را ببینیم که مریخ را در لبه دیسک نورانی احاطه کرده است.

عجیب است که رنگ های آبی همیشه در تصاویر فضایی مریخ قابل مشاهده نیستند. ظاهرا دلیل آن در نوسانات فصلی تراکم جو است. بسته به زمان سال، ذخایر "هوا" مریخ می تواند به 1/150 ذخایر زمین کاهش یابد. بقیه به شکل یخ خشک در قطب ها یخ می زند.

با این حال، آسمان آبی، البته، ما را شگفت زده نمی کند. چیزی که واقعاً باورنکردنی است غروب آبی است. همانطور که از تجربه خود در زمین می دانیم، در سپیده دم، نه تنها رنگ آسمان، بلکه قرص مرئی ستاره نیز تغییر می کند.

متأسفانه، کنجکاوی به دلیل ترس از آسیب رساندن به سنسور دوربین، خطر گرفتن عکس مستقیم از خورشید را نمی پذیرد، اما توانست شعله نور خورشید را که دقیقاً آبی است، حذف کند.

دنیای اطراف ما پر از شگفتی های شگفت انگیز است، اما ما اغلب به آنها توجه نمی کنیم. با تحسین آبی شفاف آسمان بهاری یا رنگ های روشن غروب خورشید، حتی به این فکر نمی کنیم که چرا آسمان با زمان روز تغییر رنگ می دهد.


ما به آبی روشن در یک روز آفتابی خوب عادت کرده ایم و به این واقعیت که در پاییز آسمان خاکستری مات می شود و رنگ های روشن خود را از دست می دهد. اما اگر از یک فرد مدرن بپرسید که چرا این اتفاق می افتد، اکثریت قریب به اتفاق ما، زمانی که به دانش مدرسه ای از فیزیک مجهز شده بودیم، بعید است که بتوانیم به این سوال ساده پاسخ دهیم. در ضمن، هیچ چیز پیچیده ای در توضیح وجود ندارد.

رنگ چیست؟

از یک درس فیزیک مدرسه، باید بدانیم که تفاوت در درک رنگ اجسام به طول موج نور بستگی دارد. چشم ما فقط می تواند طیف نسبتاً باریکی از تابش موج را تشخیص دهد که کوتاه ترین آنها آبی و طولانی ترین آنها قرمز است. بین این دو رنگ اصلی، کل پالت درک رنگ ما قرار دارد که با تابش موج در محدوده های مختلف بیان می شود.

پرتو سفید خورشید در واقع از امواجی با طیف های مختلف رنگی تشکیل شده است، همانطور که می توانید به راحتی با عبور از یک منشور شیشه ای آن را ببینید - این تجربه مدرسه را مطمئناً به خاطر خواهید آورد. به منظور به خاطر سپردن دنباله تغییر طول موج، به عنوان مثال. دنباله ای از رنگ های طیف نور روز، یک عبارت خنده دار در مورد یک شکارچی اختراع شد که هر یک از ما در مدرسه یاد گرفتیم: هر شکارچی می خواهد بداند و غیره.


از آنجایی که امواج نور قرمز طولانی ترین هستند، نسبت به سایرین کمتر در معرض پراکندگی در هنگام انتقال هستند. بنابراین، هنگامی که شما نیاز به برجسته کردن بصری یک شی دارید، آنها عمدتا از رنگ قرمز استفاده می کنند که در هر آب و هوایی از دور به وضوح قابل مشاهده است.

بنابراین، چراغ راهنمایی ممنوع یا هر چراغ هشدار خطر دیگری قرمز است، نه سبز یا آبی.

چرا آسمان هنگام غروب خورشید قرمز می شود؟

در ساعات عصر قبل از غروب خورشید، پرتوهای خورشید با زاویه و نه مستقیم بر سطح زمین می تابند. آنها باید بر لایه بسیار ضخیم تری از جو غلبه کنند تا در طول روز، زمانی که سطح زمین توسط پرتوهای مستقیم خورشید روشن می شود.

در این زمان، اتمسفر به عنوان یک فیلتر رنگ عمل می کند که پرتوهای تقریباً کل محدوده مرئی را به جز طیف قرمز پراکنده می کند - طولانی ترین و در نتیجه مقاوم ترین در برابر تداخل. تمام امواج نوری دیگر توسط بخار آب و ذرات غبار موجود در جو پراکنده یا جذب می شوند.

هر چه خورشید نسبت به افق پایین تر باشد، اتمسفر غلیظ تر باید توسط پرتوهای نور غلبه کند. بنابراین، رنگ آنها بیشتر و بیشتر به سمت قسمت قرمز طیف تغییر می کند. یک فال محبوب با این پدیده همراه است و می گوید که غروب قرمز خورشید یک باد شدید روز بعد را به تصویر می کشد.


باد از لایه های مرتفع جو و در فاصله بسیار زیادی از ناظر منشاء می گیرد. پرتوهای مایل خورشید، ناحیه در حال ظهور تشعشعات جوی را روشن می کند، که گرد و غبار و بخار آن بسیار بیشتر از یک جو آرام است. بنابراین، قبل از یک روز بادی، ما یک غروب به خصوص قرمز و روشن را می بینیم.

چرا آسمان در روز آبی است؟

تفاوت در طول موج نور نیز آبی روشن آسمان روز را توضیح می دهد. وقتی پرتوهای خورشید مستقیماً روی سطح زمین می افتند، لایه جوی که بر آن غلبه می کند کمترین ضخامت را دارد.

امواج نور هنگام برخورد با مولکول‌های گازی که هوا را تشکیل می‌دهند پراکنده می‌شوند و در این شرایط پایدارترین آنها محدوده نوری با طول موج کوتاه است. امواج نور آبی و بنفش. در یک روز خوب و بدون باد، آسمان عمق و آبی شگفت انگیزی پیدا می کند. اما پس چرا ما رنگ آسمان را آبی و نه بنفش می بینیم؟

واقعیت این است که سلول های چشم انسان که مسئول درک رنگ هستند، آبی را بسیار بهتر از بنفش درک می کنند. با این حال رنگ بنفش به لبه دامنه درک بسیار نزدیک است.

به همین دلیل است که اگر جز مولکول‌های هوا هیچ جزء پراکنده‌ای در جو وجود نداشته باشد، آسمان را آبی روشن می‌بینیم. هنگامی که مقدار کافی غبار در جو ظاهر می شود - به عنوان مثال، در یک تابستان گرم در یک شهر - به نظر می رسد آسمان محو می شود و آبی روشن خود را از دست می دهد.

آسمان خاکستری

اکنون مشخص است که چرا طوفان های پاییزی و گل و لای زمستانی آسمان را ناامیدکننده خاکستری می کند. مقدار زیادی بخار آب در جو منجر به پراکندگی تمام اجزای پرتو نور سفید بدون استثنا می شود. پرتوهای نور به قطرات کوچک و مولکول‌های آب تقسیم می‌شوند و جهت خود را از دست می‌دهند و در کل طیف طیف مخلوط می‌شوند.


بنابراین، پرتوهای نور به سطح می رسند، گویی از یک سایه منتشر غول پیکر عبور می کنند. ما این پدیده را به عنوان رنگ سفید مایل به خاکستری آسمان درک می کنیم. به محض حذف رطوبت از جو، آسمان دوباره آبی روشن می شود.

قرمز تا بنفش که رنگ های اصلی طیف هستند. رنگ قابل مشاهده با چشم به طول موج نور نسبت داده می شود. بر این اساس، قرمز طولانی ترین نور و بنفش کوتاه ترین نور را می دهد.

در هنگام غروب خورشید، شخص می تواند دیسکی را که به سرعت به افق نزدیک می شود، مشاهده کند. در عین حال، نور خورشید از ضخامت بیشتری عبور می کند. هر چه طول موج نور بیشتر باشد، کمتر در معرض جذب توسط لایه اتمسفر و سوسپانسیون های آئروسل موجود در آن قرار می گیرد. برای توضیح این پدیده، باید ویژگی های فیزیکی آبی و قرمز، سایه های معمول آسمان را در نظر بگیرید.

هنگامی که خورشید در اوج خود است، ناظر می تواند بگوید که آسمان آبی است. این به دلیل تفاوت در خواص نوری آبی و قرمز، یعنی توانایی پراکندگی و جذب است. آبی قوی تر از قرمز جذب می شود، اما توانایی آن برای اتلاف بسیار بیشتر (چهار برابر) از قرمز است. نسبت طول موج به شدت نور یک قانون فیزیکی ثابت شده به نام قانون ریلی آسمان آبی است.

هنگامی که خورشید بالاست، لایه جو و مواد معلقی که آسمان را از چشم ناظر جدا می کند نسبتاً کوچک است، موج کوتاه آبی کاملا جذب نمی شود و توانایی پراکندگی بالا رنگ های دیگر را "غرق" می کند. بنابراین آسمان در طول روز آبی به نظر می رسد.

هنگامی که زمان غروب خورشید فرا می رسد، خورشید به سرعت شروع به نزول به خط افق واقعی می کند و لایه جو به شدت افزایش می یابد. پس از مدتی، لایه آنقدر متراکم می شود که رنگ آبی تقریباً به طور کامل جذب می شود و رنگ قرمز به دلیل مقاومت بالایی که در برابر جذب دارد، به منصه ظهور می رسد.

بنابراین، هنگام غروب خورشید، آسمان و خود نور توسط چشم انسان در سایه های مختلف قرمز، از نارنجی تا قرمز روشن دیده می شود. لازم به ذکر است که در هنگام طلوع آفتاب و به همین دلایل نیز همین امر مشاهده می شود.

تماشای آسمان آبی خیره کننده یا لذت بردن از غروب زرشکی خورشید لذت بخش است. بسیاری از مردم از تحسین زیبایی های دنیای اطراف خود لذت می برند، اما همه ماهیت آنچه را که مشاهده می کنند درک نمی کنند. به ویژه، آنها برای پاسخ به این سوال که چرا آسمان آبی و غروب خورشید قرمز است، دشوار است.

خورشید نور سفید خالص از خود ساطع می کند. به نظر می رسد که آسمان باید سفید باشد، اما به نظر می رسد آبی روشن است. چرا این اتفاق می افتد؟

دانشمندان چندین قرن است که قادر به توضیح رنگ آبی آسمان نیستند. از درس فیزیک مدرسه، هر چیزی که نور سفید را با کمک یک منشور می توان به رنگ های تشکیل دهنده آن تجزیه کرد. برای آنها حتی یک عبارت ساده وجود دارد: "هر شکارچی می خواهد بداند قرقاول کجا نشسته است." کلمات اولیه این عبارت به شما این امکان را می دهد که ترتیب رنگ ها را به خاطر بسپارید: قرمز، زرد، سبز، فیروزه ای، آبی، بنفش.

دانشمندان فرض کردند که رنگ آبی آسمان ناشی از این واقعیت است که جزء آبی طیف خورشیدی به بهترین وجه به سطح زمین می رسد، در حالی که سایر رنگ ها توسط ازن یا گرد و غبار پراکنده در جو جذب می شوند. توضیحات بسیار جالب بود اما با آزمایش و محاسبات تایید نشد.

تلاش ها برای توضیح رنگ آبی آسمان متوقف نشد و در سال 1899 لرد رایلی نظریه ای را مطرح کرد که سرانجام به این سوال پاسخ داد. مشخص شد که رنگ آبی آسمان ناشی از خواص مولکول های هوا است. مقدار معینی از اشعه هایی که از خورشید می آیند بدون تداخل به سطح زمین می رسند، اما بیشتر آنها توسط مولکول های هوا جذب می شوند. با جذب فوتون‌ها، مولکول‌های هوا باردار می‌شوند (تحریک می‌شوند) و از قبل خود فوتون‌ها را ساطع می‌کنند. اما این فوتون ها دارای طول موج متفاوتی هستند، در حالی که فوتون هایی که رنگ آبی می دهند در بین آنها غالب است. به همین دلیل است که آسمان آبی به نظر می رسد: هر چه روز آفتابی تر باشد و ابری کمتر باشد، این رنگ آبی آسمان اشباع تر می شود.

اما اگر آسمان آبی است، پس چرا هنگام غروب خورشید بنفش می شود؟ دلیل این امر بسیار ساده است. جزء قرمز طیف خورشیدی بسیار بدتر از رنگ های دیگر توسط مولکول های هوا جذب می شود. در طول روز، پرتوهای خورشید با زاویه ای وارد جو زمین می شود که مستقیماً به عرض جغرافیایی که ناظر در آن قرار دارد بستگی دارد. در خط استوا، این زاویه نزدیک به زاویه قائم خواهد بود و نزدیکتر به قطب ها، کاهش می یابد. با حرکت خورشید، لایه‌ای از هوا که پرتوهای نور باید قبل از رسیدن به چشم ناظر از آن عبور کنند، افزایش می‌یابد - بالاخره خورشید دیگر بالای سر نیست، بلکه به سمت افق متمایل می‌شود. یک لایه ضخیم از هوا بیشتر پرتوهای طیف خورشیدی را جذب می کند، اما پرتوهای قرمز تقریباً بدون تلفات به ناظر می رسد. به همین دلیل است که غروب خورشید قرمز به نظر می رسد.

در 26 آوریل 2012، ابرهای سبز رنگ عجیبی در آسمان مسکو ظاهر شد. این پدیده غیرقابل توضیح باعث نگرانی ساکنان پایتخت و تحریک اینترنت روسیه شد. پیشنهاد شد که حادثه ای در یکی از شرکت ها رخ داده است که با انتشار مواد شیمیایی مضر برای سلامتی در جو همراه بود. خوشبختانه این اطلاعات تایید نشد.

دستورالعمل ها

دکتر گنادی اونیشچنکو، رئیس بهداشت فدراسیون روسیه، گفت که بر اساس اطلاعات رسمی، هیچ حادثه ای در کارخانه های شیمیایی در منطقه مسکو و مناطق مجاور رخ نداده است. در همین حال، در برخی از مناطق مسکو، مردم واقعاً احساس بدتری داشتند. مبتلایان به آلرژی و آسم علت این پدیده غیرطبیعی را درک کرده اند.

پس از یک زمستان طولانی در اوایل آوریل، گرم شدن شدید، که باعث ذوب شدن سریع پوشش برف، شکوفه دادن زودهنگام برگ ها روی درختان و گل دهی چندین گونه از آنها به طور همزمان شد: توس، توسکا،

چه چیزی باعث شده تا رنگ غروب خورشید برای زمینیان غیرعادی باشد؟ شایان ذکر است که اتمسفر مریخ با جو زمین بسیار متفاوت است - دارای ترکیب گازهای متفاوت، تراکم صد برابر کمتر و غبار بسیار ریز اشباع شده است.

نور از امواجی با طول های مختلف تشکیل شده است، بنابراین، اگر آزمایش معروف نیوتن را انجام دهید و یک پرتو خورشید را در یک منشور بگیرید، به پرتوهای رنگی - به یک طیف تجزیه می شود. هنگامی که پرتوهای خورشید با گرد و غبار شناور در جو مریخ برخورد می کنند، همین اتفاق می افتد، اما غبار بیشتر طول موج های آبی را جذب می کند. بنابراین، آسمان مریخ عمدتا قرمز است.

اما در هنگام غروب، اگر مستقیم به خورشید نگاه کنید، رنگ آبی را می بینید. این به این دلیل است که پرتوها نسبت به روز مسیر طولانی تری را در جو می گذرانند. در این مرحله، اثری به نام پراکندگی رایل روی آنها اثر می گذارد - جو نور را با طول موج کوتاه قوی تر از نور موج بلند پراکنده می کند. به هر حال، به دلیل این تأثیر و لایه ضخیم جو است که آسمان سیاره ما آبی است.

این اثر به وضوح در عکس هایی از فضا قابل مشاهده است.

مریخ نورد آپورچونیتی در سال 2003 به مریخ پرتاب شد و توسط آزمایشگاه رانش جت ناسا در پاسادنا مدیریت می شود. این مریخ نورد رکوردهای زیادی دارد و یک رکورد باز - به عنوان مثال، رکورد مسافت طی شده در سطح فرازمینی را دارد (مقام دوم - با این حال، داده ها متفاوت است - توسط شوروی "Lunokhod-2" اشغال شده است). Opportunity تاکنون تقریباً 42 کیلومتر را طی کرده است، اگرچه همانطور که کارکنان پروژه خاطرنشان کردند، 11 سال پیش، زمانی که اولین مأموریت خود را آغاز کرد، هیچ کس انتظار چنین نتایجی را نداشت. مریخ نورد در حال حاضر در حال کاوش در لبه دهانه 22 کیلومتری اندیور است تا لبه غربی و همچنین ذخایر معدنی رسی را که در گذشته در معرض آب مایع قرار گرفته اند را کشف کند.

مریخ نورد یک برادر دوقلو به نام Spirit دارد که در سال 2004 با فاصله 3 هفته فرود آمد. مریخ نوردها شواهد زیادی از وجود یک سیاره آب روی سطح در گذشته پیدا کردند، اما Spirit در سال 2010 ارتباط خود را متوقف کرد و در سال 2011 ماموریت آن کامل اعلام شد.

علاوه بر فرصت، سیاره سرخ در حال حاضر توسط مریخ نورد کنجکاوی که در سال 2011 پرتاب شد و در سال 2012 فرود آمد، در حال کاوش است. ایستگاه بین سیاره ای ناسا در حال انجام تحقیقات از مدار است MRO (مدارگرد شناسایی مریخ)کاوشگر مداری ناسا اودیسه مریخ، ایستگاه بین سیاره ای ESA مارس اکسپرسو همچنین دهمین مدارگرد مریخ ناسا MAVENو ایستگاه بین سیاره ای هند مانگالیان (ماموریت مدارگرد مریخ)که اولین فضاپیمای هندی است که به سیاره دیگری پرتاب شده است. MAVENو منگلیانتقریباً به طور همزمان - در سپتامبر 2014 - به مدار سیاره رسید.

خورشید نه تنها به ما نور و گرما می دهد، بلکه همه چیز اطراف ما را به رنگ های رنگین کمانی طیف رنگ می کند. پرتوی از نور سفید در واقع چند رنگ است، همانطور که از انعکاس آن در یک قطره باران که به رنگین کمان تبدیل شده است، می دانیم. پس چرا خورشید آبی را برای آسمان انتخاب کرد و مثلاً سبز را انتخاب نکرد؟ اگرچه تصور یک آسمان سبز بسیار دشوار است.
زمین توسط لایه ای از هوا احاطه شده است که ما تنفس می کنیم. حاوی اکسیژن، ازن و دی اکسید کربن است. به این لایه جو می گویند. ضخامت لایه اتمسفر حدود 500 کیلومتر است. این شامل هوایی است که ما تنفس می کنیم.

هوا متشکل از مولکول هایی است که نور در آنها منعکس نمی شود. روی آنها متلاشی می شود. الکترون های موجود در مولکول در معرض نور خورشید قرار می گیرند و شروع به انتشار آن می کنند. و خود نور پراکنده است. و ما این نور منتشر شده را از زمین می بینیم.

گازهای موجود در هوا نور را به رنگ های طیفی که ما می شناسیم تقسیم می کنند. ما آنها را به خوبی می شناسیم - قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، آبی، بنفش. اما ما اغلب آبی یا آبی روشن را می بینیم. چرا آسمان آبی است؟

اینجاست که قانون پراکندگی ریلی وارد عمل می شود که طبق آن نور با طول موج های کوتاه تر از نور با طول موج های بلندتر پراکنده می شود. رنگ های آبی، فیروزه ای و بنفش طیف دارای طول موج کوتاه تری هستند. بنابراین، این نور پراکنده آنهاست که در آسمان می بینیم.

برخی از رنگ های طیف با طول موج های طولانی تر، مانند قرمز و نارنجی، به سختی پراکنده می شوند. در غروب آفتاب، لایه جو چند برابر می شود، عبور طیف از آن دشوارتر است و از آنجایی که رنگ های آبی و آبی پراکنده شده اند، تا عصر، یک رنگ، کمتر و کمتر در پالت رنگ های بهشتی باقی می مانند. دست نخورده باقی می ماند - قرمز. در اینجا ما او را هنگام غروب خورشید در آسمان می بینیم. و خود خورشید برای ما ظاهر می شود و سپس قرمز می شود. البته در قسمت دیگری از این سیاره، آسمان در این لحظه آبی است، پرتوهای کوتاهی از طیف در آنجا پراکنده شده است.

تا صبح، خورشید به سوی ما باز می گردد، اگر مجبور نباشد از پرده ضخیم ابرها و ابرها عبور کند. سپس آسمان را در ابرها می بینیم. و این یک داستان کاملا متفاوت است.