لقد اعتدنا جميعًا على أن لون السماء هو خاصية متغيرة. الضباب والغيوم والوقت من اليوم - كل شيء يؤثر على لون القبة العلوية. تحولها اليومي لا يشغل أذهان معظم البالغين، وهو ما لا يمكن أن يقال عن الأطفال. إنهم يتساءلون باستمرار عن سبب كون السماء زرقاء اللون أو ما الذي يجعل غروب الشمس باللون الأحمر. دعونا نحاول فهم هذه الأسئلة غير البسيطة.
قابل للتغيير
يجدر بنا أن نبدأ بالإجابة على سؤال ما الذي تمثله السماء بالفعل. في العالم القديمكان يُنظر إليه حقًا على أنه قبة تغطي الأرض. لكن اليوم، لا يكاد أحد يجهل أنه مهما ارتقى المستكشف الفضولي، فإنه لن يتمكن من الوصول إلى هذه القبة. السماء ليست شيئًا، بل هي بانوراما تنفتح عند النظر إليها من سطح الكوكب، وهو نوع من المظهر المنسوج من الضوء. علاوة على ذلك، إذا لاحظت من نقاط مختلفة، قد يبدو مختلفًا. لذا، من الارتفاع فوق الغيوم، ينفتح منظر مختلف تمامًا عما هو عليه من الأرض في هذا الوقت.
السماء الصافية زرقاء، ولكن بمجرد ظهور السحب تصبح رمادية أو رصاصية أو بيضاء قذرة. سماء الليل سوداء، وفي بعض الأحيان يمكنك رؤية مناطق حمراء عليها. وهذا انعكاس للإضاءة الاصطناعية للمدينة. والسبب في كل هذه التغيرات هو الضوء وتفاعله مع الهواء والجزيئات. مواد مختلفةفيه.
طبيعة اللون
من أجل الإجابة على سؤال لماذا السماء زرقاء من وجهة نظر فيزيائية، علينا أن نتذكر ما هو اللون. هذه موجة بطول معين. الضوء القادم من الشمس إلى الأرض يُرى باللون الأبيض. وقد عرف منذ تجارب نيوتن أنه عبارة عن شعاع من سبعة أشعة: الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي. الألوان تختلف في الطول الموجي. يتضمن الطيف الأحمر البرتقالي الموجات الأكثر إثارة للإعجاب في هذه المعلمة. تتميز أجزاء الطيف بأطوال موجية قصيرة. ويحدث تحلل الضوء إلى طيف عند اصطدامه بجزيئات من مواد مختلفة، ويمكن امتصاص بعض الموجات، وبعضها يمكن أن يتبدد.
التحقيق في السبب
لقد حاول العديد من العلماء تفسير سبب كون السماء زرقاء من الناحية الفيزيائية. سعى جميع الباحثين إلى اكتشاف ظاهرة أو عملية تعمل على تشتيت الضوء في الغلاف الجوي للكوكب بحيث لا يصل إلينا إلا الضوء الأزرق نتيجة لذلك. وكان أول المرشحين لدور هذه الجزيئات هو الماء. وكان يعتقد أنها تمتص الضوء الأحمر وتنقل الضوء الأزرق، ونتيجة لذلك نرى سماء زرقاء. لكن الحسابات اللاحقة أظهرت أن كمية الأوزون وبلورات الجليد وجزيئات بخار الماء الموجودة في الغلاف الجوي ليست كافية لإعطاء السماء اللون الأزرق.
والسبب هو التلوث
على المرحلة القادمةاقترح البحث الذي أجراه جون تيندال أن الغبار يلعب دور الجسيمات المرغوبة. يتمتع الضوء الأزرق بأكبر مقاومة للتشتت، وبالتالي فهو قادر على المرور عبر جميع طبقات الغبار والجسيمات العالقة الأخرى. أجرى تيندال تجربة أكدت افتراضه. قام بإنشاء نموذج للضباب الدخاني في المختبر وأضاءه بالضوء الأبيض الساطع. اتخذ الضباب الدخاني لونًا أزرقًا. توصل العالم إلى نتيجة لا لبس فيها من بحثه: يتم تحديد لون السماء بواسطة جزيئات الغبار، أي أنه إذا كان هواء الأرض نظيفًا، فإن السماء فوق رؤوس الناس لن تتوهج باللون الأزرق، بل باللون الأبيض.
بحث الرب
النقطة الأخيرة حول السؤال عن سبب كون السماء زرقاء (من وجهة نظر الفيزياء) طرحها العالم الإنجليزي اللورد د. رايلي. لقد أثبت أن الغبار والضباب الدخاني ليس هو الذي يلوّن الفضاء فوق رؤوسنا بالظل الذي نعرفه. إنه في الهواء نفسه. تمتص جزيئات الغاز معظم الأطوال الموجية الأطول، أي ما يعادل اللون الأحمر. اللون الأزرق يتبدد. وهذه هي بالضبط الطريقة التي نفسر بها اليوم لون السماء الذي نراه في الطقس الصافي.
سيلاحظ أولئك الذين يقظون أنه وفقًا لمنطق العلماء، يجب أن تكون القبة العلوية أرجوانية، لأن هذا اللون له أقصر طول موجي في النطاق المرئي. لكن هذا ليس خطأ: فنسبة اللون البنفسجي في الطيف أقل بكثير من اللون الأزرق، وعين الإنسان أكثر حساسية للأخير. وفي الحقيقة فإن اللون الأزرق الذي نراه هو نتيجة خلط اللون الأزرق مع اللون البنفسجي وبعض الألوان الأخرى.
غروب الشمس والغيوم
الجميع يعرف ذلك في وقت مختلفأيام يمكنك أن ترى لون مختلفسماء. صور غروب الشمس الجميلة فوق البحر أو البحيرة هي خير مثال على ذلك. جميع أنواع ظلال اللون الأحمر والأصفر مع الأزرق والأزرق الداكن تجعل مثل هذا المشهد لا ينسى. ويتم تفسيره بنفس تشتت الضوء. والحقيقة هي أنه أثناء غروب الشمس والفجر، يجب أن تقطع أشعة الشمس مسارًا أطول بكثير عبر الغلاف الجوي مما كانت عليه في ذروة النهار. في هذه الحالة، ينتشر الضوء من الجزء الأزرق والأخضر من الطيف جوانب مختلفةوتصبح السحب الواقعة بالقرب من الأفق ملونة بظلال اللون الأحمر.
وعندما تصبح السماء ملبدة بالغيوم تتغير الصورة تماما. غير قادر على التغلب على الطبقة الكثيفة، و معظمإنهم ببساطة لا يصلون إلى الأرض. وتلتقي الأشعة التي تمكنت من المرور عبر السحب بقطرات ماء المطر والسحب التي تشوه الضوء مرة أخرى. ونتيجة لكل هذه التحولات يصل الضوء الأبيض إلى الأرض إذا كانت السحب صغيرة الحجم، والضوء الرمادي عندما تكون السماء مغطاة بسحب مبهرة تمتص جزءاً من الأشعة للمرة الثانية.
سماء أخرى
ومن المثير للاهتمام أن على الكواكب الأخرى النظام الشمسيعند النظر إليها من السطح، يمكن للمرء أن يرى سماء مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة على الأرض. على الأجسام الفضائيةمحرومة من الغلاف الجوي، تصل أشعة الشمس بحرية إلى السطح. ونتيجة لذلك، السماء هنا سوداء، دون أي ظل. يمكن رؤية هذه الصورة على القمر وعطارد وبلوتو.
سماء المريخ لها لون أحمر برتقالي. والسبب في ذلك يكمن في الغبار الذي يملأ الغلاف الجوي للكوكب. وهي مرسومة في ظلال مختلفةالأحمر والبرتقالي. عندما تشرق الشمس فوق الأفق، تتحول سماء المريخ إلى اللون الأحمر الوردي، بينما تظهر المنطقة المحيطة مباشرة بقرص النجم باللون الأزرق أو حتى البنفسجي.
السماء فوق زحل لها نفس لون السماء على الأرض. تمتد سماء الزبرجد فوق أورانوس. السبب يكمن في ضباب الميثان الموجود في الكواكب العلوية.
كوكب الزهرة مخفي عن أعين الباحثين بطبقة كثيفة من السحب. لا يسمح لأشعة الطيف الأزرق والأخضر بالوصول إلى سطح الكوكب، وبالتالي فإن السماء هنا صفراء برتقالية مع شريط رمادي على طول الأفق.
إن استكشاف الفضاء العلوي خلال النهار يكشف عن عجائب لا تقل عن دراسة السماء المرصعة بالنجوم. إن فهم العمليات التي تحدث في السحب وخلفها يساعد على فهم سبب الأشياء المألوفة تمامًا للشخص العادي، والتي، مع ذلك، لا يستطيع الجميع شرحها على الفور.
لماذا السماء زرقاء. لماذا الشمس صفراء؟ هذه الأسئلة، طبيعية جدًا، ظهرت أمام الإنسان منذ القدم. ولكن للحصول على تفسير صحيح لهذه الظواهر، تطلب الأمر جهود علماء بارزين في العصور الوسطى وما بعدها، وصولاً إلى أواخر التاسع عشرالخامس.
ما هي الفرضيات الموجودة؟ لقد تم طرح جميع أنواع الفرضيات في أوقات مختلفة لتفسير لون السماء. الفرضية الأولى: لاحظ كيف يكتسب الدخان على خلفية مدفأة داكنة لونًا مزرقًا، كتب ليوناردو دافنشي: ... الخفة على الظلام تصبح زرقاء، كلما كان الضوء والظلام أكثر جمالا ". التزم جوته بنفس النقطة تقريبًا عرض، الذي لم يكن فقط في جميع أنحاء العالم شاعر مشهورولكنه أيضًا أكبر عالم طبيعي في عصره. ومع ذلك، تبين أن هذا التفسير للون السماء لا يمكن الدفاع عنه، لأنه، كما أصبح واضحًا لاحقًا، فإن خلط الأسود والأبيض يمكن أن ينتج عنه درجات رمادية فقط، وليس الألوان الملونة. اللون الأزرقينتج الدخان الناتج عن الموقد عن عملية مختلفة تمامًا.
ما هي الفرضيات الموجودة؟ الفرضية 2 بعد اكتشاف التداخل، ولا سيما في الأغشية الرقيقة، حاول نيوتن تطبيق التداخل لتفسير لون السماء. وللقيام بذلك، كان عليه أن يفترض أن قطرات الماء لها شكل فقاعات رقيقة الجدران، مثل فقاعات الصابون. ولكن بما أن قطرات الماء الموجودة في الغلاف الجوي هي في الواقع كرات، فإن هذه الفرضية سرعان ما تنفجر أيضًا فقاعة صابون.
ما هي الفرضيات الموجودة؟ 3 فرضية العلماء الثامن عشرالخامس. اعتقد ماريوت، بوغوير، أويلر أن اللون الأزرق للسماء يمكن تفسيره من خلال لونها الخاص عناصرهواء. حتى أن هذا التفسير تلقى بعض التأكيد في وقت لاحق، بالفعل في القرن التاسع عشر، عندما تم إثبات ذلك الأكسجين السائللونه أزرق، والأوزون السائل أزرق اللون. لقد اقترب O. B. Saussure من التفسير الصحيح للون السماء. كان يعتقد أنه لو كان الهواء نقيًا تمامًا، لكانت السماء سوداء، لكن الهواء يحتوي على شوائب تعكس اللون الأزرق في الغالب (خاصة بخار الماء وقطرات الماء).
نتائج الدراسة: أول من خلق نحيفاً وصارماً النظرية الرياضيةالتشتت الجزيئي للضوء في الغلاف الجوي، كان باللغة الإنجليزية العالم رايلي. وكان يعتقد أن تشتت الضوء لا يحدث على الشوائب، كما كان يعتقد أسلافه، بل على جزيئات الهواء نفسها. ولتفسير لون السماء، نقدم واحدة فقط من استنتاجات نظرية رايلي:
نتائج الدراسة: لون خليط الأشعة المتفرقة سيكون أزرق، ويختلف سطوع أو شدة الضوء المنتثر تناسبا عكسيا مع القوة الرابعة للطول الموجي للضوء الساقط على الجسيم المنتثر. وبالتالي، فإن التشتت الجزيئي حساس للغاية لأدنى تغيير في الطول الموجي للضوء. على سبيل المثال، الطول الموجي للأشعة البنفسجية (0.4 ميكرومتر) يساوي تقريبًا نصف الطول الموجي للأشعة الحمراء (0.8 ميكرومتر). ولذلك فإن الأشعة البنفسجية سوف تتشتت أكثر بـ 16 مرة من الأشعة الحمراء، ومتى كثافة متساويةسيكون هناك 16 مرة أكثر من الأشعة الساقطة في الضوء المتناثر. وجميع الأشعة الملونة الأخرى من الطيف المرئي (الأزرق، السماوي، الأخضر، الأصفر، البرتقالي) ستدخل في الضوء المتناثر بكميات تتناسب عكسيا مع القوة الرابعة للطول الموجي لكل منها. إذا تم الآن خلط جميع الأشعة الملونة المتناثرة بهذه النسبة، فإن لون خليط الأشعة المتناثرة سيكون أزرق
الأدب: س. زفيريفا، في عالم ضوء الشمس، إل، جيدروميتويزدات، 1988
ولكن ما هو عدد الألوان المختلفة التي تجعل الأشياء من حولنا ملونة؟ و معرفة علميةيمكن بالفعل الإجابة على العديد من هذه الأسئلة. على سبيل المثال، شرح لون السماء.
في البداية، لا بد أن نذكر العالم العظيم إسحاق نيوتن، الذي لاحظ تحلل الطاقة الشمسية البيضاء عند مرورها عبر منشور زجاجي. ما رآه يسمى الآن ظاهرة الفروقوالصورة متعددة الألوان نفسها - يتراوح. الألوان الناتجة تطابقت تمامًا مع ألوان قوس قزح. أي أن نيوتن لاحظ قوس قزح في المختبر! وبفضل تجاربه في نهاية القرن الثامن عشر، ثبت أن الضوء الأبيض عبارة عن خليط ألوان مختلفة. علاوة على ذلك، أثبت نفس نيوتن أنه إذا تم خلط الضوء المتحلل إلى طيف مرة أخرى، فسيتم الحصول على الضوء الأبيض. في القرن التاسع عشر تبين أن الضوء ينتشر بسرعة هائلة تبلغ 300 ألف كيلومتر في الثانية موجات كهرومغناطيسية. وبالفعل في بداية القرن الماضي، تم استكمال هذه المعرفة بفكرة كم الضوء - الفوتون. وبالتالي، للضوء طبيعة مزدوجة - موجات وجسيمات. أصبح هذا التوحيد تفسيرًا للعديد من الظواهر، على وجه الخصوص، طيف الإشعاع الحراري للأجسام الساخنة. مثل ما لدينا.
بعد هذه المقدمة، حان الوقت للانتقال إلى موضوعنا. اللون الأزرق للسماء... من منا لم يعجب به على الأقل عدة مرات في حياته! ولكن هل من السهل أن نقول إن تشتت الضوء في الغلاف الجوي هو السبب؟ لماذا إذن لون السماء ليس أزرق في الضوء؟ اكتمال القمر؟ لماذا اللون الأزرق ليس هو نفسه في جميع أنحاء السماء؟ ماذا يحدث للون السماء عند شروق الشمس وغروبها؟ بعد كل شيء، يمكن أن يكون الأصفر والوردي وحتى الأخضر. لكن هذه لا تزال سمات التشتت. لذلك، دعونا ننظر إليها بمزيد من التفصيل.
يعود تفسير لون السماء وملامحها إلى الفيزيائي الإنجليزي جون ويليام رايلي، الذي درس تشتت الضوء. وهو الذي أشار إلى أن لون السماء يتحدد باعتماد التشتت على تردد الضوء. يتفاعل إشعاع الشمس الذي يدخل الهواء مع جزيئات الغازات التي يتكون منها الهواء. ومنذ الطاقة الكم الخفيف- يزداد الفوتون بتناقص الطول الموجي للضوء ثم الأكثر تأثير قويتتأثر جزيئات الغاز، أو بشكل أدق الإلكترونات الموجودة في هذه الجزيئات، بفوتونات الأجزاء الزرقاء والبنفسجية طيف الضوء. الوصول الى التذبذبات القسريةوتعيد الإلكترونات الطاقة المأخوذة من موجة الضوء على شكل فوتونات إشعاعية. هذه الفوتونات الثانوية فقط هي التي تنبعث بالفعل في جميع الاتجاهات، وليس فقط في اتجاه الضوء الساقط الأصلي. ستكون هذه عملية تشتت الضوء. وبالإضافة إلى ذلك، فمن الضروري أن تأخذ في الاعتبار حركة مستمرةالهواء، والتقلبات في كثافته. في خلاف ذلكسنرى سماء سوداء.
الآن دعونا نعود إلى الإشعاع الحراريالهاتف. يتم توزيع الطاقة في طيفه بشكل غير متساو ويتم وصفها على أساس القوانين التي وضعها الفيزيائي الألماني فيلهلم فين. سيكون طيف شمسنا غير متساوٍ تمامًا في طاقات الفوتون. أي أنه سيكون هناك عدد فوتونات من الجزء البنفسجي أقل بكثير من فوتونات الجزء الأزرق، وأكثر من ذلك من الجزء الأزرق. إذا أخذنا في الاعتبار أيضًا فسيولوجيا الرؤية، أي أقصى حساسية لعيننا للون الأزرق والأخضر، فسننتهي بسماء زرقاء أو زرقاء داكنة.
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه كلما زاد مسار شعاع الشمس في الغلاف الجوي، قل عدد الفوتونات غير المتفاعلة من المناطق الزرقاء والزرقاء من الطيف المتبقية فيه. ولذلك فإن لون السماء غير متساوي، وتكون ألوان الصباح أو المساء صفراء محمرّة بسبب طريق طويلالضوء من خلال الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر الغبار والدخان والجسيمات الأخرى الموجودة في الهواء أيضًا بشكل كبير على تشتت الضوء في الغلاف الجوي. يمكن للمرء أن يتذكر لوحات لندن الشهيرة حول هذا الموضوع. أو ذكريات كارثة عام 1883 التي حدثت أثناء ثوران بركان كراكاتوا. تسبب الرماد الناتج عن الثوران الذي دخل الغلاف الجوي في لون الشمس المزرق في العديد من البلدان منطقة المحيط الهادئوكذلك الفجر الأحمر الذي لوحظ في جميع أنحاء الأرض. لكن هذه التأثيرات تم تفسيرها بالفعل من خلال نظرية أخرى، وهي نظرية التشتت بواسطة جسيمات تتناسب مع الطول الموجي للضوء. تم اقتراح هذه النظرية على العالم عالم فيزياء ألمانيغوستاف مي. الفكرة الرئيسيةلها - مثل هذه الجزيئات بسبب قريبها أحجام كبيرةينتشر الضوء الأحمر بقوة أكبر من الضوء الأزرق أو البنفسجي.
وهكذا فإن لون السماء ليس مجرد مصدر إلهام للشعراء والفنانين، بل هو نتيجة للدقة القوانين الفيزيائيةالتي تمكنت العبقرية البشرية من كشفها.
يتم نشر نص العمل بدون صور وصيغ.
النسخة الكاملةالعمل متاح في علامة التبويب "ملفات العمل" بتنسيق PDF
أثناء اللعب في الشارع، لاحظت ذات مرة السماء، كانت غير عادية: لا نهاية لها، لا نهاية لها، زرقاء، زرقاء! وفقط الغيوم غطت هذا اللون الأزرق قليلاً. تساءلت لماذا السماء زرقاء؟ تذكرت على الفور أغنية الثعلب أليس من حكاية بينوكيو "يا لها من سماء زرقاء ...!" ودرس جغرافيا حيث أثناء دراسة موضوع "الطقس" وصفنا حالة السماء وقلنا أيضًا أنها زرقاء. إذن، لماذا السماء زرقاء؟ عندما عدت إلى المنزل، سألت أمي هذا السؤال. أخبرتني أنه عندما يبكي الناس، فإنهم يطلبون المساعدة من السماء. تمسح السماء دموعهم فتتحول إلى اللون الأزرق كالبحيرة. لكن قصة والدتي لم تجب سؤالي. قررت أن أسأل زملائي والمعلمين إذا كانوا يعرفون لماذا كانت السماء زرقاء؟ شارك في الاستطلاع 24 طالبًا و17 معلمًا. وبعد معالجة الاستبيانات حصلنا على النتائج التالية:
في المدرسة، أثناء درس الجغرافيا، سألت المعلم هذا السؤال. فأجابتني أن لون السماء يمكن تفسيره بسهولة من وجهة نظر الفيزياء. وتسمى هذه الظاهرة التشتت. تعلمت من ويكيبيديا أن التشتت هو عملية تحلل الضوء إلى طيف. اقترحت معلمة الجغرافيا لاريسا بوريسوفنا أن ألاحظ هذه الظاهرة تجريبياً. وذهبنا إلى غرفة الفيزياء. وافق فاسيلي ألكساندروفيتش، مدرس الفيزياء، عن طيب خاطر على مساعدتنا في ذلك. باستخدام معدات خاصة، تمكنت من تتبع كيفية حدوث عملية التشتت في الطبيعة.
من أجل العثور على إجابة السؤال لماذا السماء زرقاء، قررنا إجراء دراسة. ومن هنا جاءت فكرة كتابة المشروع. قمنا مع المشرف بتحديد موضوع البحث والغرض منه وأهدافه، وطرحنا فرضية، وطرق البحث المحددة وآليات تنفيذ فكرتنا.
فرضية: يتم إرسال الضوء إلى الأرض عن طريق الشمس، وفي أغلب الأحيان عندما ننظر إليها يبدو لنا أبيض مبهر. هل هذا يعني أن السماء يجب أن تكون بيضاء؟ ولكن في الواقع السماء زرقاء. وسنجد في سياق الدراسة تفسيرات لهذه التناقضات.
هدف: ابحث عن إجابة السؤال لماذا السماء زرقاء واكتشف على ماذا يعتمد لونها.
مهام: 1. تعرف على نفسك المادة النظريةحول هذا الموضوع
2. دراسة عملية لظاهرة تشتت الضوء
3. مراقبة لون السماء في أوقات مختلفة من اليوم وفي الظروف الجوية المختلفة
موضوع الدراسة: سماء
غرض:ضوء ولون السماء
طرق البحث:التحليل، التجربة، الملاحظة
مراحل العمل:
1. نظري
2. عملي
3. الخاتمة: الاستنتاجات حول موضوع البحث
الأهمية العملية للعمل: يمكن استخدام المواد البحثية في دروس الجغرافيا والفيزياء كوحدة تعليمية.
2. الجزء الرئيسي.
2.1. الجوانب النظريةمشاكل. ظاهرة السماء الزرقاءمن وجهة نظر الفيزياء
لماذا السماء زرقاء - من الصعب جدًا العثور على إجابة لمثل هذا السؤال البسيط. أولا، دعونا نحدد المفهوم. السماء هي الفضاء الموجود فوق الأرض أو سطح أي جسم فلكي آخر. بشكل عام، يُطلق على السماء عادةً اسم البانوراما التي تنفتح عند النظر من سطح الأرض (أو أي جسم فلكي آخر) باتجاه الفضاء.
لقد أرهق العديد من العلماء أدمغتهم بحثًا عن إجابة. كتب ليوناردو دافنشي وهو يراقب النار في المدفأة: "الضوء فوق الظلام يصبح أزرق اللون". ولكن من المعروف اليوم أن اندماج الأبيض والأسود ينتج اللون الرمادي.
أرز. 1. فرضية ليوناردو دافنشي
كاد إسحاق نيوتن أن يفسر لون السماء، ولكن لهذا كان عليه أن يفترض أن قطرات الماء الموجودة في الغلاف الجوي لها جدران رقيقة مثل فقاعات الصابون. لكن اتضح أن هذه القطرات عبارة عن كرات، مما يعني أنه ليس لها سمك جدار. وهكذا انفجرت فقاعة نيوتن!
أرز. 2. فرضية نيوتن
تم اقتراح أفضل حل لهذه المشكلة منذ حوالي 100 عام فيزيائي إنجليزياللورد جون رايلي. لكن لنبدأ من البداية. تبعث الشمس ضوءًا أبيضًا يعمي البصر، مما يعني أن لون السماء يجب أن يكون هو نفسه، لكنه لا يزال أزرقًا. ماذا يحدث للضوء الأبيض في الغلاف الجوي؟ عند المرور عبر الغلاف الجوي، كما لو كان من خلال المنشور، فإنه ينقسم إلى سبعة ألوان. ربما تعرف هذه السطور: كل صياد يريد أن يعرف مكان تواجد طائر الدراج. مخفية في هذه الجمل معنى عميق. إنها تمثل لنا الألوان الأساسية في طيف الضوء المرئي.
أرز. 3. طيف الضوء الأبيض.
أفضل عرض طبيعي لهذا الطيف هو بالطبع قوس قزح.
أرز. 4 طيف الضوء المرئي
الضوء المرئي هو الاشعاع الكهرومغناطيسي، الذي موجاته أطوال مختلفة. نعم و لا ضوء مرئي، ولا تدركه أعيننا. هذه هي الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. ونحن لا نراه لأن طوله إما طويل جدًا أو قصير جدًا. إن رؤية الضوء تعني إدراك لونه، ولكن اللون الذي نراه يعتمد على الطول الموجي. أطول الموجات المرئية تكون باللون الأحمر، وأقصرها تكون باللون البنفسجي.
إن قدرة الضوء على التشتت، أي الانتشار في وسط ما، تعتمد أيضًا على الطول الموجي. ريدز موجات الضوءمبعثر الأسوأ، ولكن الألوان الزرقاء والبنفسجية لها قدرة عاليةإلى التشتت.
أرز. 5. القدرة على تشتت الضوء
وأخيرًا، اقتربنا من إجابة سؤالنا، لماذا السماء زرقاء؟ كما ذكر أعلاه، لون أبيض- إنه خليط من الجميع الألوان الممكنة. وعندما يصطدم بجزيء غاز، فإن كل مكون من الألوان السبعة للضوء الأبيض يتناثر. وفي الوقت نفسه، فإن الضوء ذو الموجات الأطول ينتشر بشكل أسوأ من الضوء ذي الموجات القصيرة. ولهذا السبب، يظل الطيف الأزرق في الهواء 8 مرات أكثر من اللون الأحمر. على الرغم من أن أقصر موجة هي أرجوانيولا تزال السماء تظهر باللون الأزرق بسبب اختلاط الأمواج الأرجوانية والخضراء. بالإضافة إلى ذلك، ترى أعيننا اللون الأزرق بشكل أفضل من اللون البنفسجي، بالنظر إلى نفس السطوع لكليهما. هذه الحقائق هي التي تحدد نظام ألوان السماء: الغلاف الجوي مليء حرفيًا بأشعة اللون الأزرق والأزرق.
ومع ذلك، السماء ليست دائما زرقاء. خلال النهار نرى السماء زرقاء، سماوية، رمادية، في المساء - حمراء (المرفق 1).لماذا غروب الشمس أحمر؟ أثناء غروب الشمس، تقترب الشمس من الأفق و شعاع الشمسموجهة نحو سطح الأرض ليس عموديا، كما هو الحال في النهار، ولكن بزاوية. ولذلك فإن المسار الذي يسلكه عبر الغلاف الجوي كبير بالإضافة إلىأنه يحدث في النهار عندما تكون الشمس مرتفعة. ولهذا السبب، يتم امتصاص الطيف الأزرق والأزرق في الغلاف الجوي قبل وصوله إلى الأرض، وتصل موجات الضوء الأطول من الطيف الأحمر إلى سطح الأرض، مما يؤدي إلى تلوين السماء باللونين الأحمر والأصفر. ومن الواضح أن التغير في لون السماء يرتبط بدوران الأرض حول محورها، وبالتالي بزاوية سقوط الضوء على الأرض.
2.2. الجوانب العملية. طريقة تجريبية لحل المشكلة
في صف الفيزياء تعرفت على جهاز الطيف. أخبرني مدرس الفيزياء فاسيلي ألكساندروفيتش بمبدأ تشغيل هذا الجهاز، وبعد ذلك أجريت بشكل مستقل تجربة تسمى التشتت. ينكسر شعاع الضوء الأبيض الذي يمر عبر المنشور ونرى قوس قزح على الشاشة. (الملحق 2).ساعدتني هذه التجربة على فهم كيف يظهر هذا الخلق المذهل للطبيعة في السماء. وبمساعدة جهاز المطياف، يستطيع العلماء اليوم الحصول على معلومات حول تركيب وخصائص المواد المختلفة.
الصورة 1. عرض لتجربة التشتت في
غرفة الفيزياء
كنت أرغب في الحصول على قوس قزح في المنزل. أخبرتني أستاذة الجغرافيا، لاريسا بوريسوفنا، كيف أفعل ذلك. كان التناظرية للمطياف عبارة عن وعاء زجاجي به ماء ومرآة ومصباح يدوي وورقة بيضاء. ضع مرآة في وعاء به ماء ثم ضع ورقة بيضاء خلف الوعاء. نقوم بتوجيه ضوء المصباح اليدوي على المرآة بحيث يسقط الضوء المنعكس على الورقة. لقد ظهر قوس قزح على قطعة من الورق مرة أخرى! (الملحق 3).من الأفضل إجراء التجربة في غرفة مظلمة.
لقد قلنا بالفعل أعلاه أن الضوء الأبيض يحتوي بالفعل على جميع ألوان قوس قزح. يمكنك التأكد من ذلك وإعادة كل الألوان إلى اللون الأبيض من خلال صنع قمة قوس قزح (الملحق 4).إذا قمت بتدويره كثيرًا، فسوف تندمج الألوان وسيتحول القرص إلى اللون الأبيض.
بالرغم من التفسير العلميتشكل قوس قزح، تبقى هذه الظاهرة إحدى المشاهد البصرية الغامضة في الغلاف الجوي. شاهد واستمتع!
3 - الخلاصة
بحثًا عن إجابة لسؤال كثيرًا ما يطرحه الآباء سؤال الاطفال"لماذا السماء زرقاء؟" لقد تعلمت الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام والمفيدة. إن التناقضات في فرضيتنا اليوم لها تفسير علمي:
السر كله يكمن في لون السماء في غلافنا الجوي غلاف الهواءكوكب الأرض.
شعاع الشمس الأبيض، الذي يمر عبر الغلاف الجوي، ينقسم إلى أشعة من سبعة ألوان.
الأشعة الحمراء والبرتقالية هي الأطول، والأشعة الزرقاء هي الأقصر.
تصل الأشعة الزرقاء إلى الأرض بشكل أقل من غيرها، وبفضل هذه الأشعة يتخلل السماء اللون الأزرق
السماء ليست زرقاء دائمًا وهذا بسبب حركة محوريةأرض.
ومن الناحية التجريبية، تمكنا من تصور وفهم كيفية حدوث التشتت في الطبيعة. على ساعة الفصلفي المدرسة، أخبرت زملائي لماذا السماء زرقاء. وكان من المثير للاهتمام أيضًا معرفة أين يمكن ملاحظة ظاهرة التشتت في مجتمعنا الحياة اليومية. لقد وجدت عدة المجالات العمليةتطبيق هذا ظاهرة فريدة من نوعها (الملحق 5).في المستقبل أود مواصلة دراسة السماء. كم عدد الأسرار الأخرى التي يحملها؟ ما هي الظواهر الأخرى التي تحدث في الغلاف الجوي وما هي طبيعتها؟ وكيف تؤثر على البشر وكل أشكال الحياة على الأرض؟ ولعل هذه ستكون موضوعات بحثي المستقبلي.
فهرس
1. ويكيبيديا – الموسوعة الحرة
2. لوس أنجلوس ماليكوفا. دليل الكترونيفي الفيزياء "البصريات الهندسية"
3. بيريشكين أ.ف. الفيزياء. الصف التاسع. كتاب مدرسي. م: الحبارى، 2014، ص202-209
4.htt;/www. voprosy-kak-ipochemu.ru
5. أرشيف الصور الشخصية "Sky over Golyshmanovo"
المرفق 1.
"السماء فوق جوليشمانوفو"(ارشيف الصور الشخصية)
الملحق 2.
تشتيت الضوء باستخدام جهاز المطياف
الملحق 3.
تشتت الضوء في المنزل
"قوس المطر"
الملحق 4.
قمة قوس قزح
أعلى أثناء الراحة أعلى أثناء الدوران
الملحق 5.
الاختلاف في حياة الإنسان
أضواء الماس على متن الطائرة
المصابيح الأمامية للسيارة
علامات عاكسة