Цветът на небето различни състоянияВремето варира, вариращо от белезникаво до наситено синьо. Теория, обясняваща цвета на небето, е разработена от Rayleigh.
Според тази теория цветът на небето се обяснява с факта, че слънчевите лъчи, многократно отразявани от молекулите на въздуха и малките частици прах, се разпръскват в атмосферата. Светлинните вълни с различна дължина се разпръскват по различен начин от молекулите: молекулите на въздуха разпръскват предимно късовълновата част от видимия слънчев спектър, т.е. сини, индигови и виолетови лъчи и тъй като интензитетът на виолетовата част на спектъра е нисък в сравнение със синята и синята част, небето изглежда синьо или синьо.
Значителната яркост на небето се обяснява с факта, че земната атмосфера има значителна дебелина и светлината се разсейва от огромен брой молекули.
На големи височини, например при наблюдение от Космически кораби, разредените слоеве на атмосферата остават над главата на наблюдателя с по-малкомолекули, които разсейват светлината и следователно яркостта на небето намалява. Небето изглежда по-тъмно, цветът му се променя с увеличаване на надморската височина. Небето изглежда по-тъмно, цветът му се променя от тъмно синьо до тъмно лилаво с увеличаване на надморската височина. Очевидно на още по-високи височини и извън атмосферата небето изглежда черно за наблюдателя.
Ако въздухът съдържа голям брой сравнително големи частици, тогава тези частици ще разпръснат и по-дълги. светлинни вълни. В този случай небето придобива белезникав цвят. Големи водни капки или водни кристали, които изграждат облаците, разпръскват всички спектрални цветове приблизително еднакво и следователно облачното небе има блед сив цвят.
Това се потвърждава от наблюдения, по време на които са отбелязани метеорологичните условия и съответният цвят на небето над град Новокузнецк.
Характерните нюанси в цвета на небето на 28-29 ноември се дължат на присъствието промишлени емисии, които се концентрират във въздуха с понижаване на температурата и безветрие.
Цветът на небето също се влияе от характера и цвета земната повърхност, както и атмосферната плътност.
Експоненциален закон за намаляване на атмосферната плътност с височина.
Барометричната формула описва намаляването на атмосферната плътност с надморската височина общо очертание; не взема предвид вятъра, конвекционните течения или температурните промени. Освен това височината не трябва да е твърде висока, за да може да се пренебрегне зависимостта на ускорението g от височината.
Барометричната формула се свързва с името на австрийския физик Лудвиг Болцман. Но първите индикации за експоненциалния характер на намаляването на плътността на въздуха с височина всъщност се съдържат в изследванията на Нютон върху пречупването на светлината в атмосферата и са използвани при съставянето на актуализирана таблица на пречупване.
Дадените графики показват как в процеса на изучаване на астрономическата рефракция идеите за общ характерпромени в индекса на пречупване на атмосферата с надморска височина.
- отговаря на теорията на Кеплер
- Оригиналната теория на пречупването на Нютон
- рафиниран нютонов и съвременна теорияпречупване на светлината в атмосферата
Пречупване на светлината в атмосферата
Атмосферата е оптически нееднородна среда, затова траекторията светлинен лъчв атмосферата винаги е криволинейна до известна степен. Огъването на светлинните лъчи при преминаването им през атмосферата се нарича пречупване на светлината в атмосферата.
Има астрономическа и земна рефракция. В първия случай кривината на светлинните лъчи, идващи към земен наблюдател от небесни тела. Във втория случай се разглежда кривината на светлинните лъчи, идващи към наблюдателя от земни обекти. И в двата случая, поради огъването на светлинните лъчи, наблюдателят може да види обекта в посока, която не отговаря на реалността; обектът може да изглежда изкривен. Възможно е да се наблюдава обект дори когато той действително е зад хоризонта. Така пречупването на светлината в земната атмосфера може да доведе до особени оптични илюзии.
Да приемем, че атмосферата се състои от набор от оптически хомогенни хоризонтални слоеве с еднаква дебелина; индексът на пречупване се променя рязко от един слой към друг, като постепенно се увеличава в посока от горни слоевекъм по-ниските. Показана е тази чисто спекулативна ситуация.
В действителност плътността на атмосферата и следователно нейният индекс на пречупване се променят с височината не скокове, а непрекъснато. Следователно траекторията на светлинния лъч не е начупена, а крива линия.
Да приемем, че показаният на фигурата лъч преминава към наблюдателя от някакъв небесен обект. Ако в атмосферата нямаше пречупване на светлината, тогава този обект би бил видим за наблюдателя под ъгъл ά. Поради пречупването наблюдателят вижда обекта не под ъгъл ά, а под ъгъл φ. Тъй като φ ά, обектът изглежда по-високо над хоризонта, отколкото е в действителност. С други думи, наблюдаваното зенитно разстояние на обект е по-малко от действителното зенитно разстояние. Разликата Ώ = ά – φ се нарича ъгъл на пречупване.
По съвременни данни максималният ъгъл на пречупване е 35".
Когато наблюдател гледа залеза и вижда как долният край на осветителното тяло докосва хоризонта, в действителност този моменттози ръб вече е 35" под линията на хоризонта. Интересно е, че горният ръб на слънчевия диск е повдигнат по-малко от пречупване - само 29". Следователно залязващото слънце изглежда леко сплеснато вертикално.
Невероятни залези
Когато се разглежда пречупването на светлината, е необходимо да се вземе предвид, наред със систематичната промяна на плътността на въздуха с височина, също и серия допълнителни фактори, много от които са доста произволни по природа. Говорим за влиянието върху индекса на пречупване на въздуха на конвекционните течения и вятъра, температурата на въздуха в различни точки на атмосферата над различни областиземната повърхност.
Характеристиките на състоянието на атмосферата и преди всичко особеностите на нагряването на атмосферата в долните й слоеве над различни части на земната повърхност водят до уникалността на наблюдаваните залези.
Сляпа лента. Понякога Слънцето сякаш залязва не зад хоризонта, а зад някаква невидима линия, разположена над хоризонта. Това явление се наблюдава при липса на облаци на хоризонта. Ако се изкачите на върха на хълма по това време, можете да наблюдавате още по-странна картина: сега слънцето залязва под хоризонта, но в същото време слънчев дисксе оказва, че е изрязан от хоризонтална „сляпа ивица“, чието положение спрямо линията на хоризонта остава непроменено. Тези необичайни залезиможе да се види, според очевидци, в различни географски области, например в село Болшой Камен, Приморски край и Сочи, Краснодарски край.
Тази картина се наблюдава, ако въздухът в близост до самата Земя се окаже студен, а отгоре има слой сравнително топъл въздух. В този случай индексът на пречупване на въздуха се променя с височина приблизително както е показано на графиката; преходът от долния студен слой въздух към топлия, разположен над него, може да доведе до доста рязък спад на индекса на пречупване. За простота приемаме, че този спад настъпва внезапно и че следователно има ясно дефинирана граница между студените и топлите слоеве, разположени на определена височина h1 над повърхността на Земята. На фигурата nx означава коефициента на пречупване на въздуха в студения слой, а nt – в топлия слой близо до границата със студения.
Индексът на пречупване на въздуха се различава много малко от единица, следователно, за по-голяма яснота, вертикална осТази фигура показва не стойностите на самия индекс на пречупване, а неговия излишък над единица, т.е. разлика n-1.
Картината на промяната в индекса на пречупване, представена на Фиг. 4b), е използвана за конструиране на пътя на лъча на Фиг. 5, който показва част от повърхността глобуси съседен слой от студен въздух с дебелина hο.
Ако постепенно увеличавате φ, започвайки от нула, ъгълът α2 също ще се увеличи. Да приемем, че при определена стойност φ = φ´ ъгълът α2 става равен граничен ъгълαο съответстващ на пълен вътрешно отражениена границата на студени и топли слоеве; в този случай sin α1 = 1. Ъгълът αο съответства на лъча BA на фигура 5; той образува ъгъл β = 90˚ - φ´ с хоризонталата. Наблюдателят няма да получи лъчи, които влизат в студения слой в точки, чиято ъглова височина над хоризонта е по-малка от ъгловата височина на точка В, т.е. по-малко от ъгъл β. Това обяснява сляпото петно.
Зелен лъч. Зеленият лъч е много ефективна светкавица. зелена светлина, понякога се наблюдава при залез и изгрев слънце. Продължителността на светкавицата е само 1-2 секунди. Явлението е следното: ако Слънцето залезе в ясно небе, тогава при достатъчна прозрачност на въздуха понякога можете да наблюдавате как последната видима точка на Слънцето бързо променя цвета си от бледожълто или оранжево-червено до ярко зелено. При изгрев слънце може да се наблюдава същото явление, но с в обратен редредуващи се цветове.
Възникване зелен лъчможе да се обясни, като се вземе предвид промяната в индекса на пречупване с честотата на светлината.
Обикновено индексът на пречупване се увеличава с увеличаване на честотата. Лъчите с по-висока честота на пречупване са по-силни. Това означава, че синьо-зелените лъчи претърпяват по-силно пречупване в сравнение с червените лъчи.
Да приемем, че в атмосферата има пречупване на светлината, но не и разсейване на светлината. В този случай горната и долен ръбслънчевият диск в близост до хоризонта трябва да бъде оцветен в цветовете на дъгата. Нека в спектъра слънчева светлинаима само два цвята - зелен и червен; "Белият" слънчев диск може да се види в в такъв случайпод формата на зелени и червени дискове, насложени един върху друг. Пречупването на светлината в атмосферата повдига зеления диск над хоризонта в по-голяма степенотколкото червено. Следователно, наблюдателят би трябвало да види залязващото слънце, както е показано на фиг. 6а). Горният ръб на слънчевия диск ще бъде зелен, а долният червен; в централната част на диска би се наблюдавала смесица от цветове, т.е. ще се наблюдава бял цвят.
В действителност не може да се пренебрегне разсейването на светлината в атмосферата. Това води до факта, че лъчите с по-висока честота се елиминират по-ефективно от светлинния лъч, идващ от Слънцето. Така че зелената рамка отгоре на диска няма да се вижда и целият диск ще изглежда червеникав, а не бял. Ако обаче почти целият слънчев диск е излязъл отвъд хоризонта, остава само най-горният му ръб, а времето е ясно и спокойно, въздухът е чист, тогава в този случай наблюдателят може да види яркозеления ръб на Слънцето заедно с разпръскване на ярки зелени лъчи
Общински бюджет образователна институция
"Кисловская гимназия" Томска област
Проучване
Тема: „Защо залезът е червен...“
(светлинна дисперсия)
Завършена работа: ,
ученик от 5А клас
Ръководител;
учител по химия
1. Въведение ……………………………………………………………… 3
2. Основна част………………………………………………………4
3. Какво е светлина………………………………………………………….. 4
Предмет на изследване– залез и небе.
Изследователски хипотези:
Слънцето има лъчи, които оцветяват небето в различни цветове;
Червен цвят може да се получи в лабораторни условия.
Уместността на моята тема се състои в това, че ще бъде интересна и полезна за слушателите, защото много хора гледат ясно синьо небе, възхищават му се и малцина знаят защо е толкова син през деня и червен по залез слънце и какво му придава такъв цвят.
2. Основна част
На пръв поглед този въпрос изглежда прост, но всъщност засяга дълбоки аспекти на пречупването на светлината в атмосферата. Преди да разберете отговора на този въпрос, трябва да имате представа какво е светлина..jpg" align="left" height="1 src=">
Какво е светлина?
Слънчевата светлина е енергия. Топлината на слънчевите лъчи, фокусирани от лещата, се превръща в огън. Светлината и топлината се отразяват от белите повърхности и се абсорбират от черните. Ето защо бели дрехипо-студено от черно.
Каква е природата на светлината? Първият човек, който сериозно се опитва да изучава светлината, е Исак Нютон. Той вярваше, че светлината се състои от корпускулярни частици, които се изстрелват като куршуми. Но някои характеристики на светлината не могат да бъдат обяснени с тази теория.
Друг учен, Хюйгенс, предложи различно обяснение за природата на светлината. Той развива "вълновата" теория за светлината. Той вярваше, че светлината образува импулси, или вълни, по същия начин, по който камък, хвърлен в езеро, създава вълни.
Какви възгледи имат учените днес за произхода на светлината? Понастоящем се смята, че светлинните вълни имат характеристикикакто частици, така и вълни едновременно. Провеждат се експерименти за потвърждаване на двете теории.
Светлината се състои от фотони - безтегловни частици без маса, движещи се със скорост около 300 000 km/s и притежаващи вълнови свойства. Честота вълнови трептениясветлината определя цвета му. Освен това, колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-къса е дължината на вълната. Всеки цвят има своя собствена честота на вибрация и дължина на вълната. Бялата слънчева светлина се състои от много цветове, които могат да се видят, когато се пречупят през стъклена призма.
1. Призмата разлага светлината.
2. Бялата светлина е сложна.
Ако се вгледате внимателно в преминаването на светлината през триъгълна призма, тогава можете да видите, че разлагането на бялата светлина започва веднага щом светлината премине от въздуха в стъклото. Вместо стъкло можете да използвате други материали, които са прозрачни за светлина.
Забележително е, че този експеримент е оцелял векове и методологията му все още се използва в лабораториите без значителни промени.
dispersio (лат.) – разпръскване, дисперсия - дисперсия
I. Опитите на Нютон върху дисперсията.
И. Нютон е първият, който изучава феномена на светлинната дисперсия и се счита за един от най-важните му научни заслуги. Нищо чудно, че върху надгробната му плоча, издигната през 1731 г. и украсена с фигури на млади мъже, които държат емблемите му в ръцете си големи открития, една фигура държи призма, а надписът върху паметника съдържа думите: „Той изследва разликата в светлинните лъчи и различните свойства, които се появяват едновременно, за които никой преди не е подозирал.“ Последното твърдение не е съвсем точно. Дисперсията беше известна по-рано, но не беше подробно проучена. Докато подобрява телескопите, Нютон забелязва, че изображението, създадено от лещата, е оцветено в краищата. Изследвайки ръбове, оцветени чрез пречупване, Нютон прави своите открития в областта на оптиката.
Видим спектър
Когато лъчът е разложен бялов призмата се образува спектър, в който се пречупва лъчение с различна дължина на вълната различни ъгли. Цветовете, включени в спектъра, т.е. онези цветове, които могат да бъдат произведени от светлинни вълни с една дължина на вълната (или много тесен диапазон), се наричат спектрални цветове. Основни спектрални цветове (имащи подходящо име), както и емисионните характеристики на тези цветове са представени в таблицата:
Всеки „цвят“ в спектъра трябва да бъде съчетан със светлинна вълна с определена дължина
Най-простата представа за спектъра може да се получи, като се погледне дъгата. Бялата светлина, пречупена във водни капки, образува дъга, тъй като се състои от много лъчи от всички цветове и те се пречупват по различен начин: червените са най-слаби, сините и виолетовите са най-силни. Астрономите изучават спектрите на Слънцето, звездите, планетите и кометите, тъй като от спектрите може да се научи много.
Азот" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">азот. Червената и синята светлина взаимодействат по различен начин с кислорода. Тъй като дължината на вълната на синия цвят приблизително съответства на размера на кислородния атом и поради това синьо светлината се разсейва от кислорода различни страни, докато червената светлина спокойно преминава през атмосферния слой. Всъщност още повече се разпръсква в атмосферата лилава светлина, обаче, човешкото око е по-малко чувствително към него, отколкото към синята светлина. Резултатът е, че човешкото око улавя синя светлина, разпръсната от кислород от всички страни, поради което небето ни изглежда синьо.
Без атмосфера на Земята Слънцето би ни изглеждало като ярка бяла звезда, а небето би било черно.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Необичайни явления
https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt=" Полярно сияние" align="left" width="140" height="217 src="> Полярни сияния От древни времена хората са се възхищавали на величествената картина на полярните сияния и са се чудели за техния произход. Едно от най-ранните споменавания на полярните сияния се намира при Аристотел. В неговата „Метеорология“, написана преди 2300 години, можете да прочетете: „Понякога в ясни нощи се наблюдават много явления в небето - празнини, празнини, кървавочервен цвят...
Изглежда, че гори огън."
Защо ясният лъч се вълнува през нощта?
Какъв тънък пламък се разпространява в небесния свод?
Като мълния без заплашителни облаци
Стремеж от земята към зенита?
Как може да е замръзнала топка
Имаше ли пожар посред зима?
Какво представляват полярните сияния? Как се образува?
Отговор. Аврора е луминисцентно сияние, което се получава от взаимодействието на заредени частици (електрони и протони), летящи от Слънцето, с атоми и молекули земна атмосфера. Появата на тези заредени частици в определени региони на атмосферата и на определени височини е резултат от взаимодействие Слънчев вятърс магнитно полеЗемята.
Аерозол" href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">аерозолна дисперсия на прах и влага, те са основната причина за разлагане слънчев цвят(вариация). В зенитната позиция падането на слънчевия лъч върху аерозолните компоненти на въздуха става почти под прав ъгъл, техният слой между очите на наблюдателя и слънцето е незначителен. Колкото по-надолу слънцето се спуска към хоризонта, толкова повече се увеличава дебелината на слоя атмосферен въздухи количеството аерозолна суспензия в него. Слънчевите лъчи спрямо наблюдателя променят ъгъла на падане върху суспендираните частици и след това се наблюдава дисперсия на слънчевата светлина. И така, както бе споменато по-горе, слънчевата светлина се състои от седем основни цвята. Всеки цвят е като електромагнитна вълна, има собствена дължина и способност да се разпръсне в атмосферата. Основните цветове на спектъра са подредени в скала, от червено до виолетово. Най-малко способностиЧервеният цвят е податлив на разсейване (и следователно на абсорбция) в атмосферата. При явлението дисперсия всички цветове, които следват червеното на скалата, се разпръскват от компонентите на аерозолната суспензия и се абсорбират от тях. Наблюдателят вижда само червен цвят. Това означава, че колкото по-дебел е слоят атмосферен въздух, толкова по-висока е плътността на суспендираното вещество, толкова повече лъчи от спектъра ще бъдат разпръснати и погълнати. Известен природен феномен: след мощното изригване на вулкана Кракатау през 1883 г., в различни местапланета, в продължение на няколко години бяха наблюдавани необичайно ярки, червени залези. Това се обяснява с мощното изхвърляне на вулканичен прах в атмосферата по време на изригването.
Мисля, че изследването ми няма да свърши до тук. Все още имам въпроси. Искам да знам:
Какво се случва, когато светлинните лъчи преминават през различни течности и разтвори;
Как се отразява и абсорбира светлината.
След като завърших тази работа, се убедих колко невероятни и полезни неща има за практически дейностиможе да включва явлението пречупване на светлината. Именно това ми позволи да разбера защо залезът е червен.
Литература
1. Физика. Химия. 5-6 клас Учебник. М.: Дропла, 2009, стр.106
2. Феномени на дамаската в природата. М.: Образование, 1974, 143 с.
3. „Кой прави дъгата?“ – Квант 1988, № 6, с.
4. Нютон I. Лекции по оптика. Тарасов в природата. – М.: Образование, 1988
Интернет ресурси:
1. http://potomy. ru/ Защо небето е синьо?
2. http://www. voprosy-kak-i-pochemu. ru Защо небето е синьо?
3. http://expirience. ru/category/education/
Всички сме свикнали с факта, че цветът на небето е променлива характеристика. Мъгла, облаци, време на деня - всичко влияе върху цвета на купола над главата. Ежедневната му смяна не заема умовете на повечето възрастни, което не може да се каже за децата. Те постоянно се чудят защо небето е физически синьо или какво прави залеза червен. Нека се опитаме да разберем тези не толкова прости въпроси.
Сменяем
Струва си да започнем с отговора на въпроса какво всъщност представлява небето. IN древен святнаистина се е виждало като купол, покриващ Земята. Днес обаче едва ли има някой, който да не знае, че колкото и високо да се издигне любознателният изследовател, той няма да успее да стигне до този купол. Небето не е нещо, а по-скоро панорама, която се разкрива, когато се гледа от повърхността на планетата, вид изтъкан от светлина вид. Освен това, ако наблюдавате от различни точки, може да изглежда различно. Така че от издигането над облаците се отваря съвсем различна гледка, отколкото от земята по това време.
Ясното небе е синьо, но щом настъпят облаци, то става сиво, оловно или мръсно бяло. Нощното небе е черно, понякога върху него можете да видите червеникави участъци. Това е отражението на изкуственото осветление на града. Причината за всички подобни промени е светлината и нейното взаимодействие с въздуха и частиците. различни веществав него.
Природата на цвета
За да отговорим на въпроса защо небето е синьо от гледна точка на физиката, трябва да си припомним какъв е цветът. Това е вълна с определена дължина. Светлината, идваща от Слънцето към Земята, се вижда като бяла. Още от експериментите на Нютон е известно, че това е лъч от седем лъча: червен, оранжев, жълт, зелен, син, индиго и виолетов. Цветовете се различават по дължина на вълната. Червено-оранжевият спектър включва вълни, които са най-впечатляващи в този параметър. части от спектъра се характеризират с къси дължини на вълните. Разлагането на светлината в спектър се случва, когато тя се сблъска с молекули на различни вещества, като някои от вълните могат да бъдат абсорбирани, а някои могат да бъдат разпръснати.
Изследване на причината
Много учени са се опитвали да обяснят защо небето е синьо от гледна точка на физиката. Всички изследователи се стремят да открият феномен или процес, който разпръсква светлина в атмосферата на планетата по такъв начин, че в резултат на това до нас достига само синя светлина. Първите кандидати за ролята на такива частици бяха водата. Смятало се е, че те абсорбират червената светлина и пропускат синята светлина и в резултат на това виждаме синьо небе. Последвалите изчисления обаче показаха, че количеството озон, ледени кристали и молекули водна пара в атмосферата не е достатъчно, за да придаде на небето син цвят.
Причината е замърсяване
На следващ етапИзследванията на Джон Тиндал предполагат, че прахът играе ролята на желаните частици. Синята светлина има най-голяма устойчивост на разсейване и следователно може да премине през всички слоеве прах и други суспендирани частици. Тиндал проведе експеримент, който потвърди предположението му. Той създаде модел на смог в лабораторията и го освети с ярка бяла светлина. Смогът придоби син оттенък. Ученият направи недвусмислено заключение от своето изследване: цветът на небето се определя от прахови частици, тоест, ако въздухът на Земята беше чист, тогава небето над главите на хората щеше да свети не синьо, а бяло.
Lord's Research
Последната точка на въпроса защо небето е синьо (от гледна точка на физиката) е поставена от английския учен лорд Д. Рейли. Той доказа, че не прахът или смогът оцветяват пространството над главите ни в познатия ни нюанс. В самия въздух е. Газовите молекули абсорбират повечето и главно най-дългите дължини на вълните, еквивалентни на червеното. Синьото се разсейва. Именно така днес си обясняваме цвета на небето, което виждаме при ясно време.
Внимателните ще забележат, че по логиката на учените куполът отгоре трябва да е лилав, тъй като този цвят има най-късата дължина на вълната във видимия диапазон. Това обаче не е грешка: делът на виолетовото в спектъра е много по-малък от синьото и човешките очи са по-чувствителни към последното. Всъщност синьото, което виждаме, е резултат от смесването на синьо с виолетово и някои други цветове.
Залези и облаци
Всеки знае, че в различно времедни можете да видите различен цвятнебе. Снимки на красиви залези над море или езеро са идеална илюстрация за това. Всички видове нюанси на червено и жълто, съчетани със синьо и тъмно синьо, правят такъв спектакъл незабравим. И се обяснява със същото разсейване на светлината. Факт е, че по време на залез и зазоряване слънчевите лъчи трябва да изминат много по-дълъг път през атмосферата, отколкото в разгара на деня. В този случай светлината от синьо-зелената част на спектъра се разпръсква в различни посоки и облаците, разположени близо до хоризонта, се оцветяват в нюанси на червено.
Когато небето се замъгли, картината се променя напълно. неспособен да преодолее плътния слой и повечето отте просто не стигат до земята. Лъчите, успели да преминат през облаците, се срещат с водни капки дъжд и облаци, които отново изкривяват светлината. В резултат на всички тези трансформации бялата светлина достига до земята, ако облаците са малки по размер, и сивата светлина, когато небето е покрито от внушителни облаци, които поглъщат част от лъчите за втори път.
Други небеса
Интересно е, че на други планети слънчева системаКогато се гледа от повърхността, човек може да види небе, много различно от това на Земята. На космически обектилишени от атмосферата, слънчевите лъчи свободно достигат повърхността. В резултат на това небето тук е черно, без никаква сянка. Тази снимка може да се види на Луната, Меркурий и Плутон.
Марсианското небе има червено-оранжев оттенък. Причината за това се крие в праха, който изпълва атмосферата на планетата. Тя е нарисувана в различни нюансичервено и оранжево. Когато Слънцето се издигне над хоризонта, марсианското небе става розово-червено, докато зоната, непосредствено около диска на светилото, изглежда синя или дори виолетова.
Небето над Сатурн е със същия цвят като на Земята. Аквамариново небе се простира над Уран. Причината се крие в метановата мъгла, разположена в горните планети.
Венера е скрита от очите на изследователите от плътен слой облаци. Той не позволява на лъчите от синьо-зеления спектър да достигнат повърхността на планетата, така че небето тук е жълто-оранжево със сива ивица по протежение на хоризонта.
Изследването на пространството над главата през деня разкрива не по-малко чудеса от изучаването на звездното небе. Разбирането на процесите, протичащи в облаците и зад тях, помага да се разбере причината за неща, които са доста познати на обикновения човек, които обаче не всеки може да обясни веднага.
Защо небето е синьо? Трудно е да се намери отговор на толкова прост въпрос. Много учени си блъскат мозъка в търсене на отговор. Най-доброто решениепроблеми, предложени преди около 100 години английски физик Лорд Джон Рейли.
Слънцето излъчва ослепително чиста бяла светлина. Това означава, че цветът на небето трябва да е същият, но все още е синьо. Какво се случва с бялата светлина в земната атмосфера?
Бялата светлина е смес от цветни лъчи. С помощта на призма можем да направим дъга.
Призмата разделя белия лъч на цветни ивици:
■червен
■портокал
■ Жълто
■ Зелено
■ Син
■ Син
■ Лилаво
Комбинирайки се заедно, тези лъчи отново образуват бяла светлина. Може да се предположи, че слънчевата светлина първо се разделя на цветни компоненти. Тогава нещо се случва и само сини лъчи достигат повърхността на Земята.
И така, защо небето е синьо?
Има няколко възможни обяснения. Въздухът около Земята е смес от газове: азот, кислород, аргон и др. В атмосферата също има водна пара и ледени кристали. Прах и други частици са суспендирани във въздуха фини частици. В горните слоеве на атмосферата има слой от озон. Възможно ли е това да е причината? Някои учени смятат, че молекулите на озона и водата абсорбират червените лъчи и предават сините. Но се оказа, че в атмосферата просто няма достатъчно озон и вода, за да оцветят небето в синьо.
През 1869 г. англичанин Джон Тиндалпредположи, че прахът и другите частици разсейват светлината. Синята светлина се разпръсква най-малка степени преминава през слоеве от такива частици, достигайки повърхността на Земята. В лабораторията си той създава модел на смог и го осветява с ярък бял лъч. Смогът стана тъмносин. Тиндал реши, че ако въздухът е абсолютно чист, нищо няма да разпръсне светлината и можем да се възхищаваме на яркото бяло небе. Лорд Рейлисъщо подкрепи тази идея, но не за дълго. През 1899 г. той публикува своето обяснение:
Въздухът, а не прахът или димът, оцветява небето в синьо.
Основната теория за синия цвят на небето
Част от слънчевите лъчи преминават между газовите молекули, без да се сблъскват с тях и достигат земната повърхност непроменени. Другата, по-голяма част се абсорбира от газовите молекули. Когато фотоните се абсорбират, молекулите се възбуждат, тоест те се зареждат с енергия и след това я излъчват под формата на фотони. Тези вторични фотони имат различни дължинивълни и може да бъде всякакъв цвят - от червено до лилаво. Те се разпръскват във всички посоки: и към Земята, и към Слънцето, и настрани. Лорд Рейли предположи, че цветът на излъчвания лъч зависи от преобладаването на кванти от един или друг цвят в лъча. Когато газова молекула се сблъска с фотони на слънчеви лъчи, има осем сини кванта на вторичен червен квант.
Какъв е резултатът? Интензивна синя светлина буквално се излива върху нас от всички посоки от милиарди газови молекули в атмосферата. Тази светлина има смесени фотони от други цветове, така че не е чисто синя.
Защо тогава залезът е червен?
Небето обаче не винаги е синьо. Естествено възниква въпросът: ако виждаме през целия ден синьо небезащо залезът е червен? Червеният цвят е най-малко разпръснат от газовите молекули. По време на залез слънцето се приближава до хоризонта и Слънчев лъчнасочен към повърхността на Земята не вертикално, както през деня, а под ъгъл.
Следователно пътят, който изминава през атмосферата, е много освен товаче се извършва през деня, когато Слънцето е високо. Поради това синьо-синият спектър се абсорбира в дебел слой атмосфера, не достигайки Земята. И по-дългите светлинни вълни от червено-жълтия спектър достигат повърхността на Земята, оцветявайки небето и облаците в червените и жълти цветове, характерни за залеза.
Научно обяснение
По-горе дадохме отговора сравнително на прост език. По-долу цитираме обосновката на използването научни терминии формули.
Извадка от Wiki:
Причината небето да изглежда синьо е, че въздухът разпръсква светлина с къса дължина на вълната повече от светлина с дълга дължина на вълната. Интензивността на разсейването на Rayleigh, причинена от колебанията в броя на молекулите на въздушните газове в обеми, съизмерими с дължините на вълната на светлината, е пропорционална на 1/λ 4, λ е дължината на вълната, т.е. виолетовата област видим спектърсе разпръсква приблизително 16 пъти по-интензивно от червеното. Тъй като синята светлина има по-къса дължина на вълната, в края на видимия спектър, тя се разпръсква повече в атмосферата, отколкото червената светлина. Поради това частта от небето извън посоката на Слънцето има син цвят (но не виолетов, т.к. слънчев спектърнеравномерно и интензитетът на виолетовия цвят в него е по-малък, а също и поради по-малката чувствителност на окото към лилав цвяти повече към синьото, което дразни не само чувствителните към син цвятколбички в ретината, но също така чувствителни към червени и зелени лъчи).
По време на залез и зазоряване светлината се движи тангенциално към земната повърхност, така че пътят, изминат от светлината в атмосферата, става много по-дълъг, отколкото през деня. Поради това по-голямата част от синята и дори зелената светлина се разсейва от пряка слънчева светлина, така че пряката слънчева светлина, както и облаците, които осветява, и небето близо до хоризонта, са оцветени в червено.
Вероятно при различен състав на атмосферата, например на други планети, цветът на небето, включително при залез слънце, може да е различен. Например, цветът на небето на Марс е червеникаворозов.
Разсейването и поглъщането са основните причини за отслабването на интензитета на светлината в атмосферата. Разсейването варира като функция на съотношението на диаметъра на разсейващата частица към дължината на вълната на светлината. Когато това съотношение е по-малко от 1/10, възниква Релеево разсейване, при което коефициентът на разсейване е пропорционален на 1/λ 4 . При по-големи стойности на съотношението на размера на разсейващите частици към дължината на вълната, законът на разсейване се променя според уравнението на Гюстав Ми; когато това отношение е по-голямо от 10, законите на геометричната оптика се прилагат с достатъчна за практиката точност.
Красотата на небето е изобразявана неведнъж от художници, описвана от писатели и поети, дори хора, които са много далеч от изкуството, се взират в тази примамлива бездна, възхищават й се, не намирайки нито думи, нито достатъчно емоции, за да изразят онези чувства, които вълнуват душата и ума. Височините привличат човек във всяка роля, красиви са с кристално синя повърхност, не по-малко привлекателни са кипящите потоци от бяло-сиви облаци, заменени от леки включвания на перести облаци или буйни купести „агнета“. И колкото и меланхолично да изглежда облачното небе, обгръщащо с дълбочината си, оглушаващо и притискащо с цялата си маса, то също предизвиква буря от емоции и преживявания, довеждайки мислите до специална вълна.
Красотата се вижда от наблюдателя
Всеки човек възприема света по различен начин. За някои тя е мрачна и сива, а други, напротив, виждат само цъфтяща, зелена планета, пълна с цветове. Ние също така оценяваме различно небето над главите си. Ако вземем предвид човек с обикновено цветово възприятие, тогава той ще види небето такова, каквото обикновено се смята - синьо, сиво, розово при залез слънце, опушено-сиво на зазоряване.
Всъщност тези цветове са само това, което нашите очи и мозък могат да ни предадат. Човешкото око най-лесно възприема облачното небе като сиво. При ясно време имаме безкраен лазур отгоре, но в действителност атмосферният купол е по-близо виолетов нюанс, ако го погледнете от Земята.
В тази публикация ще разберем защо небето е сиво в облачен ден и какво определя наситеността на този цвят; също така ще разберем как цветът му се променя през деня и годината и какво влияе върху тези процеси.
Бездънен океан отгоре
Над територията европейски държавиНебето през топлия сезон обикновено удивлява с богатството си. Понякога можете да кажете за него, че е синьо-синьо. Ако обаче посветим поне един ден на случващото се над главите ни и внимателно наблюдаваме естествени процеси, тогава можете да забележите градация на цвета, която се променя много от момента, в който слънцето изгрява до момента, в който напълно залезе.
През лятото небето изглежда толкова ясно и визуално високо поради ниската влажност, липсата на голямо количествооблаци, които, натрупвайки вода, постепенно се спускат по-близо до земята. При ясно време погледът ни не гледа дори на стотици метри напред, а на разстояние 1-1,5 км. Ето защо ние възприемаме небето като високо и светло – липсата на смущения по пътя на светлинните лъчи в атмосферата гарантира, че те не се пречупват, а очите възприемат цвета му като син.
Защо небето променя цвета си
Тази промяна е описана от науката, макар и не така живописно, както от писателите, и се нарича дифузно излъчване на небето. Говорейки на прост и достъпен за читателя език, процесите на цветообразуване в небето могат да бъдат обяснени по следния начин. Светлината, която слънцето излъчва, преминава през въздушния слой около Земята, който я разсейва. Този процес протича по-лесно с вълни с малка дължина. По време на максимално издигане небесно тялонад нашата планета, в точка, разположена извън нейното направление, ще се наблюдава най-яркият и наситен син цвят.
Въпреки това, когато слънцето залязва или изгрява, неговите лъчи преминават тангенциално към повърхността на Земята, светлината, излъчвана от тях, трябва да пътува повече дълги разстояния, което означава, че те се разпръскват във въздуха в много по-голяма степен, отколкото през деня. В резултат на това сутрин и вечер човек възприема небето в розови и червени цветове. Това явление е най-видимо, когато над нас има облачно небе. След това облаците стават много ярки, блясъкът на залязващото слънце ги оцветява в зашеметяващи
Stormsteel
Но какво е облачно небе? Защо става така? Това явление е една от връзките във водния цикъл на природата. Издигайки се нагоре под формата на пара, водните частици навлизат в атмосферния слой с по-ниска температура. Натрупване и охлаждане на голяма надморска височина, те се свързват помежду си, превръщайки се в капки. В този момент, когато тези частици са все още много малки, пред очите ни се появяват красиви бели купести облаци. Но колкото по-големи стават капките, толкова повече сивота има в облаците.
Понякога, гледайки небето, през което се носят тези огромни „агнета“, можете да видите, че една част от тях е боядисана в сиво, докато други дори придобиват стоманен, гръмотевичен оттенък. Тази трансформация се обяснява с факта, че капките в облаците имат различни размерии форма, поради което пречупват светлината по различен начин. Когато небето е напълно облачно, то е изцяло обагрено в миши сиви тонове, до нас достига само бяла светлина.
Необятни димящи простори
Има дни, в които сивото облачно небе няма нито едно прояснение. Това се случва, когато концентрацията на облаци и облаци е много висока, те обгръщат цялото визуално пространство отгоре. Понякога те се възприемат като огромна натискаща маса, готова да се срути върху главата. Освен това, това явление е най-характерно демонстрирано през есента и зимата, когато температурата на въздуха е ниска, но влажността, напротив, е висока и е на ниво от 80-90%.
В такива дни облаците са много близо до земната повърхност, те се намират само на сто-два метра от нея. Описанието на облачното небе често има меланхолични и депресивни нотки и това най-вероятно е свързано именно с онези усещания, които възникват, когато се почувствате сами с този мрачен колос, готов да се стовари върху вас с дъжд и студ.
Но всичко можеше да бъде различно...
Какви тонове възпроизвежда небето зависи от интензивността светлинно излъчванеи дължини на вълните, достигащи планетата, така че през зимата дори в ясни днитой е сиво-син. Но колкото по-близо е пролетта и колкото по-високо е слънцето, толкова по-ярко е синьото му, особено в дните, когато мъглата в горните слоеве на атмосферата, която изкривява светлината, се разсейва.
Учените са установили, че на други планети небето може да няма сините и сини цветове, с които сме свикнали. сиви цветове, на Марс например е розово дори в разгара на деня.