Gökyüzünün rengi farklı eyaletler Hava farklı olabilir, beyazımsıdan yoğun maviye kadar değişebilir. Gökyüzünün rengini açıklayan bir teori Rayleigh tarafından geliştirildi.
Bu teoriye göre gökyüzünün rengi, hava moleküllerinden ve minik toz parçacıklarından defalarca yansıyan güneş ışınlarının atmosfere saçılmasıyla açıklanmaktadır. Farklı uzunluklardaki ışık dalgaları moleküller tarafından farklı şekilde saçılır: hava molekülleri ağırlıklı olarak görünür güneş spektrumunun kısa dalga boylu kısmını dağıtır; mavi, çivit ve mor ışınlar ve spektrumun mor kısmının yoğunluğu mavi ve mavi kısımlara göre düşük olduğundan gökyüzü mavi veya mavi görünür.
Gökyüzünün kayda değer parlaklığı, dünya atmosferinin önemli bir kalınlığa sahip olması ve ışığın çok sayıda molekül tarafından saçılmasıyla açıklanmaktadır.
Yüksek irtifalarda, örneğin uzaktan gözlem yaparken uzay gemileri atmosferin seyrekleşmiş katmanları gözlemcinin başının üzerinde kalır daha az moleküller ışığı saçar ve dolayısıyla gökyüzünün parlaklığı azalır. Gökyüzü daha karanlık görünüyor, yüksekliği arttıkça rengi değişiyor. Gökyüzü daha koyu görünüyor, rengi rakım arttıkça koyu maviden koyu mora değişiyor. Açıkçası, daha da yüksek rakımlarda ve atmosferin dışında gökyüzü gözlemciye siyah görünür.
Havada çok sayıda nispeten büyük parçacık varsa, bu parçacıklar daha uzun olanları da dağıtacaktır. ışık dalgaları. Bu durumda gökyüzü beyazımsı bir renk alır. Bulutları oluşturan büyük su damlaları veya su kristalleri, tüm spektral renkleri yaklaşık olarak eşit şekilde dağıtır ve bu nedenle bulutlu gökyüzü soluk bir renge sahiptir. gri.
Bu, meteorolojik koşulların ve Novokuznetsk şehri üzerindeki gökyüzünün buna karşılık gelen renginin kaydedildiği gözlemlerle doğrulandı.
28-29 Kasım tarihlerinde gökyüzünün rengindeki karakteristik tonlar, endüstriyel emisyonlar, sıcaklığın azalması ve rüzgar eksikliği ile havada yoğunlaşan.
Gökyüzünün rengi de karakter ve renkten etkilenir dünyanın yüzeyi atmosferik yoğunluğun yanı sıra.
Atmosfer yoğunluğunun yükseklikle azalmasının üstel yasası.
Barometrik formül, atmosfer yoğunluğunun rakımla birlikte azalmasını açıklar. genel taslak; rüzgarı, konveksiyon akımlarını veya sıcaklık değişikliklerini hesaba katmaz. Ayrıca g ivmesinin yüksekliğe bağımlılığının ihmal edilebilmesi için yükseklik çok yüksek olmamalıdır.
Barometrik formül Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann'ın adıyla ilişkilidir. Ancak yükseklikle birlikte hava yoğunluğundaki azalmanın üstel doğasının ilk belirtileri aslında Newton'un ışığın atmosferde kırılması üzerine yaptığı çalışmalarda yer alıyordu ve geliştirilmiş bir kırılma tablosunun derlenmesinde kullanıldı.
Verilen grafikler, astronomik kırılmayı inceleme sürecinde, aşağıdakilerle ilgili fikirlerin nasıl olduğunu göstermektedir: genel karakter Yüksekliğe bağlı olarak atmosferin kırılma indisindeki değişiklikler.
- Kepler'in teorisine karşılık gelir
- Newton'un orijinal kırılma teorisi
- rafine Newtoncu ve modern teoriışığın atmosferde kırılması
Işığın atmosferde kırılması
Atmosfer optik olarak homojen olmayan bir ortamdır, dolayısıyla yörünge ışık huzmesi atmosferde her zaman bir dereceye kadar eğriseldir. Işık ışınlarının atmosferden geçerken bükülmesine ışığın atmosferde kırılması denir.
Astronomik ve karasal kırılma vardır. İlk durumda, dünyevi bir gözlemciye gelen ışık ışınlarının eğriliği gök cisimleri. İkinci durumda, gözlemciye dünyevi nesnelerden gelen ışık ışınlarının eğriliği dikkate alınır. Her iki durumda da, ışık ışınlarının bükülmesi nedeniyle gözlemci, nesneyi gerçeğe uygun olmayan bir yönde görebilir; nesne bozuk görünebilir. Bir nesneyi aslında ufkun arkasında olsa bile gözlemlemek mümkündür. Bu nedenle, ışığın dünya atmosferinde kırılması tuhaf optik yanılsamalara yol açabilir.
Atmosferin eşit kalınlıkta optik olarak homojen bir dizi yatay katmandan oluştuğunu varsayalım; kırılma indisi bir katmandan diğerine aniden değişir ve katmandan katmana doğru giderek artar. üst katmanlar alttakilere. Bu tamamen spekülatif durum gösterilmiştir.
Gerçekte atmosferin yoğunluğu ve dolayısıyla kırılma indisi yükseklikle birlikte sıçramalarla değil sürekli olarak değişir. Bu nedenle, bir ışık ışınının yörüngesi kesikli bir çizgi değil, eğri bir çizgidir.
Şekilde gösterilen ışının gözlemciye bir gök cismin- den geçtiğini varsayalım. Eğer atmosferde ışığın kırılması olmasaydı, bu nesne gözlemci tarafından ά açısıyla görülebilecekti. Kırılma nedeniyle gözlemci nesneyi ά açısında değil, φ açısında görür. φ ά olduğundan, nesne ufkun üzerinde gerçekte olduğundan daha yüksekte görünüyor. Başka bir deyişle, bir nesnenin gözlemlenen zenit mesafesi, gerçek zenit mesafesinden daha azdır. Ώ = ά – φ farkına kırılma açısı denir.
Modern verilere göre maksimum kırılma açısı 35"tir.
Bir gözlemci gün batımını izlediğinde ve armatürün alt kenarının ufka nasıl dokunduğunu gördüğünde, gerçekte şu anda bu kenar halihazırda ufuk çizgisinin 35 inç altındadır. Güneş diskinin üst kenarının kırılma nedeniyle daha az, yalnızca 29 inç yükselmesi ilginçtir. Bu nedenle, batan Güneş dikey olarak hafifçe basık görünür.
Muhteşem gün batımları
Işığın kırılması göz önüne alındığında, hava yoğunluğunun yükseklikle birlikte sistematik değişiminin yanı sıra bir seriyi de hesaba katmak gerekir. ek faktörler birçoğu doğası gereği oldukça rastgeledir. Yukarıdaki atmosferin farklı noktalarındaki konveksiyon akımlarının ve rüzgarın havanın kırılma indeksi, hava sıcaklığı üzerindeki etkisinden bahsediyoruz. farklı alanlar dünyanın yüzeyi.
Atmosferin durumunun özellikleri ve her şeyden önce, atmosferin alt katmanlarında dünya yüzeyinin çeşitli yerlerinde ısınmasının özellikleri, gözlemlenen gün batımlarının benzersizliğine yol açar.
Kör şerit. Bazen Güneş ufkun arkasında değil, ufkun üzerinde bulunan görünmez bir çizginin arkasında batıyor gibi görünüyor. Bu fenomen ufukta herhangi bir bulutun bulunmadığı durumlarda gözlenir. Bu sırada tepeye tırmanırsanız daha da tuhaf bir tabloyla karşılaşabilirsiniz: Güneş şimdi ufkun altında batıyor ama aynı zamanda güneş diski ufuk çizgisine göre konumu değişmeden kalan yatay bir "kör şerit" ile kesildiği ortaya çıkıyor. Bunlar alışılmadık gün batımları Görgü tanıklarının ifadesine göre farklı şekillerde görülebiliyor. coğrafi alanlarörneğin, Primorsky Bölgesi'nin Bolşoy Kamen köyünde ve Krasnodar Bölgesi'nin Soçi köyünde.
Bu resim, Dünya'nın yakınındaki havanın soğuk olması ve üstünde nispeten sıcak bir hava tabakasının bulunması durumunda gözlenir. Bu durumda havanın kırılma indisi yaklaşık olarak grafikte görüldüğü gibi yükseklikle birlikte değişir; alt soğuk hava katmanından onun üzerinde bulunan sıcak katmana geçiş, kırılma indeksinde oldukça keskin bir düşüşe yol açabilir. Basitlik açısından, bu düşüşün aniden meydana geldiğini ve bu nedenle, Dünya yüzeyinden belirli bir h1 yüksekliğinde bulunan soğuk ve sıcak katmanlar arasında açıkça tanımlanmış bir arayüz olduğunu varsayıyoruz. Şekilde nx, soğuk katmandaki havanın kırılma indisini, nt ise soğuk katman sınırına yakın sıcak katmandaki havanın kırılma indisini göstermektedir.
Havanın kırılma indisi birlikten çok az farklıdır, bu nedenle daha fazla netlik sağlamak için, dikey eksen Bu şekil, kırılma indisinin kendisinin değil, birlik üzerindeki fazlalığının değerlerini gösterir; fark n-1.
Şekil 4b)'de sunulan kırılma indisindeki değişimin resmi, yüzeyin bir kısmını gösteren Şekil 5'teki ışın yolunu oluşturmak için kullanılmıştır. küre ve bitişikteki ho kalınlığında soğuk hava tabakası.
Sıfırdan başlayarak φ'yi kademeli olarak artırırsanız, α2 açısı da artacaktır. Belirli bir φ = φ´ değerinde α2 açısının eşit olduğunu varsayalım. sınır açısıαο , tama karşılık gelir iç yansıma soğuk ve sıcak katmanların sınırında; bu durumda sin α1 = 1. αο açısı, Şekil 5'teki BA ışınına karşılık gelir; yatayla β = 90˚ - φ' açı oluşturur. Gözlemci, ufuk çizgisi üzerindeki açısal yüksekliği B noktasının açısal yüksekliğinden daha az olan noktalarda soğuk katmana giren ışınları almayacaktır; β açısından daha küçüktür. Bu kör noktayı açıklıyor.
Yeşil ışın. Yeşil ışın çok etkili bir flaştır. yeşil ışık Bazen gün batımında ve gün doğumunda gözlemlenir. Flaş süresi yalnızca 1-2 saniyedir. Olay şu şekildedir: Güneş batarsa açık gökyüzü, daha sonra havanın yeterli şeffaflığıyla, bazen Güneş'in son görünür noktasının rengini soluk sarı veya turuncu-kırmızıdan parlak yeşile nasıl hızla değiştirdiğini gözlemleyebilirsiniz. Güneş doğarken de aynı olay gözlemlenebilir, ancak ters sırada alternatif renkler.
Ortaya Çıkış yeşil ışınışık frekansı ile kırılma indisindeki değişim dikkate alınarak açıklanabilir.
Tipik olarak, kırılma indisi artan frekansla birlikte artar. Kırılma frekansı yüksek olan ışınlar daha güçlüdür. Bu, mavi-yeşil ışınların kırmızı ışınlara göre daha güçlü kırılmaya uğradığı anlamına gelir.
Atmosferde ışığın kırıldığını ancak saçılmanın olmadığını varsayalım. Bu durumda üst ve alt kenar Ufuk yakınındaki güneş diski gökkuşağının renklerinde renklendirilmelidir. Spektrumda izin ver güneş ışığı yalnızca iki renk vardır - yeşil ve kırmızı; "Beyaz" güneş diski şu şekilde görüntülenebilir: bu durumdaüst üste bindirilmiş yeşil ve kırmızı diskler şeklinde. Işığın atmosferde kırılması, yeşil diski ufkun üzerine yükseltir. daha büyük ölçüde kırmızıdan daha. Bu nedenle gözlemcinin batan Güneş'i Şekil 2'de gösterildiği gibi görmesi gerekir. 6a). Güneş diskinin üst kenarı yeşil, alt kenarı kırmızı olacaktır; diskin orta kısmında bir renk karışımı gözlemlenecektir; beyaz bir renk gözlenecektir.
Gerçekte ışığın atmosferdeki saçılımını göz ardı etmek mümkün değildir. Bu durum, Güneş'ten gelen ışık ışınından daha yüksek frekansa sahip ışınların daha verimli bir şekilde elenmesine yol açmaktadır. Böylece diskin üstündeki yeşil kenarlık görünmeyecek ve diskin tamamı beyaz yerine kırmızımsı görünecek. Bununla birlikte, güneş diskinin neredeyse tamamı ufkun ötesine geçtiyse, yalnızca en üst kenarı kaldıysa ve hava açık ve sakinse, hava temizse, bu durumda gözlemci Güneş'in parlak yeşil kenarını görebilir. parlak yeşil ışınların saçılmasıyla birlikte
Belediye bütçesi eğitim kurumu
"Kislovskaya ortaokulu" Tomsk bölgesi
Araştırma çalışması
Konu: “Gün batımı neden kırmızı...”
(Işık dağılımı)
Çalışmayı tamamlayan: ,
5A sınıfı öğrencisi
Süpervizör;
kimya öğretmeni
1. Giriş …………………………………………………………… 3
2. Ana bölüm………………………………………………………4
3. Işık nedir……………………………………………………….. 4
Çalışma konusu– gün batımı ve gökyüzü.
Araştırma hipotezleri:
Güneşin gökyüzünü farklı renklerde renklendiren ışınları vardır;
Laboratuvar koşullarında kırmızı renk elde edilebilir.
Konumun konuyla alakası, dinleyiciler için ilginç ve faydalı olacağı gerçeğinde yatıyor çünkü birçok kişi konuya net bir şekilde bakıyor. mavi gökyüzü, ona hayran kalın ve çok az kişi neden gündüzleri bu kadar mavi, gün batımında kırmızı olduğunu ve ona bu rengi neyin verdiğini biliyor.
2. Ana bölüm
İlk bakışta bu soru basit gibi görünse de aslında ışığın atmosferdeki kırılmasının derin yönlerini etkiliyor. Bu sorunun cevabını anlayabilmeniz için önce ışığın ne olduğu hakkında fikir sahibi olmanız gerekir..jpg" align="left" height="1 src=">
Işık nedir?
Güneş ışığı enerjidir. Mercek tarafından odaklanan güneş ışınlarının ısısı ateşe dönüşür. Işık ve ısı beyaz yüzeyler tarafından yansıtılır ve siyah yüzeyler tarafından emilir. Bu yüzden beyaz giysiler siyahtan daha soğuk.
Işığın doğası nedir? Işığı ciddi olarak incelemeye çalışan ilk kişi Isaac Newton'du. Işığın mermi gibi ateşlenen parçacıklardan oluştuğuna inanıyordu. Ancak ışığın bazı özellikleri bu teoriyle açıklanamamıştır.
Başka bir bilim adamı olan Huygens, ışığın doğasına ilişkin farklı bir açıklama öne sürdü. Işığın "dalga" teorisini geliştirdi. Tıpkı göle atılan bir taşın dalga yaratması gibi, ışığın da darbeler veya dalgalar oluşturduğuna inanıyordu.
Bugün bilim adamları ışığın kökeni hakkında hangi görüşlere sahipler? Şu anda ışık dalgalarının var olduğuna inanılıyor. karakteristik özellikler Aynı anda hem parçacıklar hem de dalgalar. Her iki teoriyi doğrulamak için deneyler yapılıyor.
Işık, yaklaşık 300.000 km/s hızla hareket eden ve kütlesiz, ağırlıksız parçacıklar olan fotonlardan oluşur. dalga özellikleri. Sıklık dalga salınımları rengini ışık belirler. Ayrıca salınım frekansı ne kadar yüksek olursa dalga boyu da o kadar kısa olur. Her rengin kendine ait titreşim frekansı ve dalga boyu vardır. Beyaz güneş ışığı bir cam prizmadan kırıldığında görülebilen birçok renkten oluşur.
1. Prizma ışığı ayrıştırır.
2. Beyaz ışık karmaşıktır.
Işığın geçişine yakından bakarsanız üçgen prizma, ışık havadan cama geçtiği anda beyaz ışığın ayrışmasının başladığını görebilirsiniz. Cam yerine ışığa karşı şeffaf olan diğer malzemeleri kullanabilirsiniz.
Bu deneyin yüzyıllarca ayakta kalması ve tekniğinin laboratuvarlarda önemli bir değişiklik olmadan hala kullanılması dikkat çekicidir.
dağılım (enlem.) – saçılma, dağılım – dağılım
I. Newton'un dağılım deneyleri.
I. Newton, ışığın dağılması olgusunu inceleyen ilk kişiydi ve onun en önemli çalışmalarından biri olarak kabul edilir. bilimsel değerler. 1731'de dikilen ve ellerinde amblemini tutan genç adam figürleriyle süslenmiş mezar taşında şaşılacak bir şey yok. büyük keşifler, figürlerden biri bir prizma tutuyor ve anıtın üzerindeki yazıtta şu sözler yer alıyor: "Işık ışınlarındaki farklılığı ve aynı anda ortaya çıkan çeşitli özellikleri, daha önce kimsenin şüphelenmediği şekilde araştırdı." Son ifade tamamen doğru değil. Dispersiyon daha önce biliniyordu ancak ayrıntılı olarak incelenmedi. Newton teleskopları geliştirirken merceğin ürettiği görüntünün kenarlarının renkli olduğunu fark etti. Newton, kırılmayla renklenen kenarları inceleyerek optik alanındaki keşiflerini yaptı.
Görünür spektrum
Işın ayrıştırıldığında beyaz Prizmada farklı dalga boylarındaki radyasyonun kırıldığı bir spektrum oluşur. farklı açılar. Spektrumda yer alan renkler, yani aynı dalga boyundaki (veya çok dar aralıktaki) ışık dalgaları tarafından üretilebilen renklere spektral renkler denir. Birincil spektral renkler (sahip özel isim) ve bu renklerin emisyon özellikleri tabloda sunulmaktadır:
Spektrumdaki her “renk” belirli uzunlukta bir ışık dalgasıyla eşleşmelidir
Spektrumun en basit fikri gökkuşağına bakarak elde edilebilir. Su damlacıklarında kırılan beyaz ışık, tüm renklerden birçok ışından oluştuğu ve farklı şekilde kırıldığı için bir gökkuşağı oluşturur: kırmızı olanlar en zayıf, mavi ve mor en güçlüdür. Gökbilimciler Güneş'in, yıldızların, gezegenlerin ve kuyruklu yıldızların spektrumlarını incelerler çünkü spektrumlardan çok şey öğrenilebilir.
Azot" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">nitrojen. Kırmızı ve mavi ışık oksijenle farklı şekilde etkileşime girer. Mavi rengin dalga boyu yaklaşık olarak oksijen atomunun boyutuna karşılık geldiğinden ve bu mavilikten dolayı ışık oksijen tarafından saçılır farklı taraflar Kırmızı ışık sakin bir şekilde atmosferik katmandan geçerken. Aslında daha da fazlası atmosfere dağılıyor mor ışık ancak insan gözü buna mavi ışığa göre daha az duyarlıdır. Sonuç olarak insan gözü oksijenin her yönden saçtığı mavi ışığı yakalar ve bu nedenle gökyüzü bize mavi görünür.
Dünya'da atmosfer olmasaydı Güneş bize parlak beyaz bir yıldız olarak görünür, gökyüzü ise siyah olurdu.
0 " stil = "kenar daraltma: daraltma; kenarlık: yok">
Olağandışı olaylar
https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt=" şafak" align = "left" width = "140" height = "217 src = "> Auroralar Antik çağlardan beri insanlar auroraların görkemli resmine hayran kalmış ve kökenlerini merak etmişlerdir. Auroralardan ilk söz edenlerden biri Aristoteles'te bulunur. 2300 yıl önce yazdığı “Meteoroloji”de şunları okuyabilirsiniz: “Bazen açık gecelerde gökyüzünde birçok olay gözlenir - boşluklar, yarıklar, kan kırmızısı renk...
Sanki bir ateş yanıyor gibi görünüyor."
Geceleri net bir ışın neden dalgalanıyor?
Hangi ince alev gökkubbeye yayılıyor?
Bulutları tehdit etmeyen şimşek gibi
Sıfırdan zirveye ulaşmaya mı çalışıyorsunuz?
Donmuş bir top nasıl olabilir?
Kışın ortasında yangın mı çıktı?
Aurora nedir? Nasıl oluşur?
Cevap. Aurora, Güneş'ten uçan yüklü parçacıkların (elektronlar ve protonlar) atomlar ve moleküllerle etkileşiminden kaynaklanan ışıldayan bir parıltıdır. dünyanın atmosferi. Bu yüklü parçacıkların atmosferin belirli bölgelerinde ve belirli yüksekliklerde ortaya çıkması etkileşimin sonucudur. güneş rüzgarıİle manyetik alan Toprak.
Aerosol" href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">toz ve nemin aerosol dağılımı, bunlar ayrışmanın ana nedenidir güneşli renk(varyans). Zenit konumunda, güneş ışınının havanın aerosol bileşenleri üzerindeki etkisi neredeyse dik açıda meydana gelir, gözlemcinin gözleri ile güneş arasındaki katman önemsizdir. Güneş ufka yaklaştıkça katman kalınlığı artar atmosferik hava ve içindeki aerosol süspansiyonunun miktarı. Güneş ışınlarının gözlemciye göre askıdaki parçacıklara geliş açısı değişir ve ardından güneş ışığının dağılması gözlenir. Yani yukarıda da belirttiğimiz gibi güneş ışığı yedi ana renkten oluşur. Her renk sanki elektromanyetik dalga, kendi uzunluğuna ve atmosferde dağılma yeteneğine sahiptir. Spektrumun ana renkleri kırmızıdan mora kadar bir ölçekte sıralanmıştır. En az yetenek Kırmızı renk, atmosferde saçılmaya (ve dolayısıyla emilmeye) karşı hassastır. Dispersiyon olgusu ile ölçekte kırmızıyı takip eden tüm renkler, aerosol süspansiyonun bileşenleri tarafından saçılır ve onlar tarafından emilir. Gözlemci yalnızca kırmızı rengi görür. Bu, atmosferik hava tabakası ne kadar kalınsa, askıda kalan maddenin yoğunluğu da o kadar yüksek olur ve spektrumdaki ışınlar o kadar fazla dağılır ve emilir. Ünlü doğal fenomen: 1883'te Krakatoa Yanardağı'nın güçlü patlamasından sonra farklı yerler gezegende birkaç yıldır alışılmadık derecede parlak, kırmızı gün batımları gözlemlendi. Bu, patlama sırasında volkanik tozun atmosfere güçlü bir şekilde salınmasıyla açıklanmaktadır.
Araştırmamın burada bitmeyeceğini düşünüyorum. Hala sorularım var. Bilmek istiyorum:
Işık ışınları çeşitli sıvı ve çözeltilerden geçtiğinde ne olur;
Işık nasıl yansıtılır ve emilir.
Bu çalışmayı tamamladıktan sonra, benim için ne kadar şaşırtıcı ve yararlı şey olduğuna ikna oldum. pratik aktivitelerışığın kırılması olayını içerebilir. Gün batımının neden kırmızı olduğunu anlamamı sağlayan da buydu.
Edebiyat
1. , Fizik. Kimya. 5-6 sınıf Ders kitabı. M.: Bustard, 2009, s.106
2. Doğadaki Şam çeliği olgusu. M.: Eğitim, 1974, 143 s.
3. “Gökkuşağını kim yaratıyor?” – Kvant 1988, No. 6, s.
4. Newton I. Optik üzerine dersler. Doğada Tarasov. – M.: Eğitim, 1988
İnternet kaynakları:
1. http://potomi. ru/ Gökyüzü neden mavi?
2.http://www. voprosy-kak-i-pochemu. ru Gökyüzü neden mavi?
3. http://deneyim. ru/kategori/eğitim/
Gökyüzünün renginin değişken bir özellik olduğu gerçeğine hepimiz alışığız. Sis, bulutlar, günün saati - her şey kubbenin rengini etkiler. Günlük vardiyası çoğu yetişkinin aklını meşgul etmiyor ki bu çocuklar için söylenemez. Sürekli olarak gökyüzünün neden fiziksel olarak mavi olduğunu veya gün batımını kırmızı yapan şeyin ne olduğunu merak ediyorlar. Bu kadar basit olmayan soruları anlamaya çalışalım.
Değiştirilebilir
Gökyüzünün gerçekte neyi temsil ettiği sorusunu yanıtlayarak başlamaya değer. İÇİNDE antik dünya gerçekten Dünya'yı kaplayan bir kubbe olarak görülüyordu. Ancak günümüzde meraklı kaşifin ne kadar yükseğe çıkarsa çıksın bu kubbeye ulaşamayacağını bilmeyen yoktur. Gökyüzü bir nesne değil, gezegenin yüzeyinden bakıldığında açılan bir panorama, ışıktan örülmüş bir tür görünüm. Üstelik şuradan gözlemlerseniz farklı noktalar farklı görünebilir. Yani bulutların üzerine çıkmak şu anda yerden tamamen farklı bir manzara açıyor.
Açık bir gökyüzü mavidir, ancak bulutlar içeri girer girmez gri, kurşuni veya kirli beyaz olur. Gece gökyüzü siyahtır, bazen üzerinde kırmızımsı alanlar görebilirsiniz. Bu şehrin yapay aydınlatmasının yansımasıdır. Tüm bu değişikliklerin nedeni ışık ve onun hava ve parçacıklarla etkileşimidir. çeşitli maddeler içinde.
Rengin doğası
Fizik açısından gökyüzünün neden mavi olduğu sorusuna cevap verebilmek için rengin ne olduğunu hatırlamamız gerekiyor. Bu belli uzunlukta bir dalgadır. Güneş'ten Dünya'ya gelen ışık beyaz renkte görülür. Newton'un deneylerinden bu yana bunun yedi ışından oluşan bir ışın olduğu biliniyor: kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve mor. Renkler dalga boyuna göre farklılık gösterir. Kırmızı-turuncu spektrum, bu parametrede en etkileyici olan dalgaları içerir. Spektrumun bazı kısımları kısa dalga boylarıyla karakterize edilir. Işığın bir spektruma ayrışması, çeşitli maddelerin molekülleri ile çarpıştığında meydana gelir ve dalgaların bir kısmı emilebilir ve bir kısmı saçılabilir.
Sebebin araştırılması
Birçok bilim insanı gökyüzünün neden mavi olduğunu fizik açısından açıklamaya çalışmıştır. Tüm araştırmacılar, gezegenin atmosferindeki ışığı, sonuç olarak bize yalnızca mavi ışığın ulaşacağı şekilde dağıtan bir olguyu veya süreci keşfetmeye çalıştı. Bu tür parçacıkların rolüne ilk adaylar suydu. Kırmızı ışığı emip mavi ışığı ilettiklerine ve bunun sonucunda mavi bir gökyüzü gördüğümüze inanılıyordu. Ancak daha sonra yapılan hesaplamalar, atmosferdeki ozon, buz kristalleri ve su buharı moleküllerinin gökyüzüne mavi renk vermeye yetmediğini gösterdi.
Nedeni kirlilik
Açık sonraki aşama John Tyndall'ın araştırması, tozun istenen parçacıkların rolünü oynadığını öne sürdü. Mavi ışık saçılmaya karşı en yüksek dirence sahiptir ve bu nedenle tüm toz katmanlarından ve diğer asılı parçacıklardan geçebilir. Tindall, varsayımını doğrulayan bir deney yaptı. Laboratuvarda bir duman modeli oluşturdu ve onu parlak beyaz ışıkla aydınlattı. Duman mavi bir renk aldı. Bilim adamı araştırmasından kesin bir sonuç çıkardı: Gökyüzünün rengi toz parçacıkları tarafından belirlenir, yani Dünya'nın havası temiz olsaydı, insanların başlarının üzerindeki gökyüzü mavi değil beyaz parlardı.
Tanrı'nın Araştırması
Gökyüzünün neden mavi olduğu sorusuna (fizik açısından) son nokta İngiliz bilim adamı Lord D. Rayleigh tarafından ortaya atıldı. Başımızın üstündeki alanı alışık olduğumuz gölgede renklendiren şeyin toz ya da duman olmadığını kanıtladı. Havanın kendisi. Gaz molekülleri, kırmızıya eşdeğer olan en uzun dalga boylarının çoğunu ve esas olarak emer. Mavi dağılıyor. Bugün açık havalarda gördüğümüz gökyüzünün rengini tam olarak bu şekilde açıklıyoruz.
Dikkatli olanlar, bilim adamlarının mantığını takip ederek kubbe tepesinin mor olması gerektiğini fark edeceklerdir, çünkü bu renk görünür aralıktaki en kısa dalga boyuna sahiptir. Ancak bu bir hata değil: Spektrumdaki menekşe oranı maviden çok daha küçüktür ve insan gözü ikincisine karşı daha duyarlıdır. Aslında gördüğümüz mavi, mavinin menekşe ve diğer bazı renklerle karıştırılmasının sonucudur.
Gün batımı ve bulutlar
Bunu herkes biliyor farklı zamanlar görebileceğin günler farklı renk gökyüzü. Deniz veya göl üzerindeki güzel gün batımlarının fotoğrafları bunun mükemmel bir örneğidir. Kırmızı ve sarının her türlü tonu, mavi ve lacivertle birleşerek böyle bir gösteriyi unutulmaz kılıyor. Ve bu, ışığın aynı saçılmasıyla açıklanmaktadır. Gerçek şu ki, gün batımı ve şafak vakti, güneş ışınlarının atmosferde günün en yüksek noktasına göre çok daha uzun bir yol kat etmesi gerekir. Bu durumda spektrumun mavi-yeşil kısmından gelen ışık farklı yönlere dağılır ve ufka yakın konumdaki bulutlar kırmızının tonlarında renklenir.
Gökyüzü bulutlandığında resim tamamen değişir. yoğun katmanın üstesinden gelemeyen ve en sadece yere ulaşmazlar. Bulutların arasından geçmeyi başaran ışınlar, yağmurun su damlaları ve bulutlarla buluşuyor ve bu da yine ışığı bozuyor. Tüm bu dönüşümler sonucunda bulutlar küçükse beyaz ışık yeryüzüne ulaşır, gökyüzü etkileyici bulutlarla kaplandığında ise ışınların bir kısmını ikinci kez soğuran gri ışık dünyaya ulaşır.
Diğer gökler
İlginçtir ki diğer gezegenlerde güneş sistemi Yüzeyden bakıldığında dünyadakinden çok farklı bir gökyüzü görülür. Açık uzay nesneleri Atmosferden yoksun kalan güneş ışınları yüzeye serbestçe ulaşır. Sonuç olarak burada gökyüzü siyahtır ve gölge yoktur. Bu resim Ay, Merkür ve Plüton'da görülebilir.
Mars gökyüzünün kırmızı-turuncu bir tonu vardır. Bunun nedeni gezegenin atmosferini dolduran tozda yatıyor. O boyalı farklı tonlar kırmızı ve turuncu. Güneş ufkun üzerine yükseldiğinde, Mars'ın gökyüzü pembemsi kırmızıya dönerken, armatürün diskini hemen çevreleyen alan mavi ve hatta mor görünür.
Satürn'ün üzerindeki gökyüzü Dünya'dakiyle aynı renktedir. Akuamarin gökyüzü Uranüs'ün üzerinde uzanıyor. Bunun nedeni üst gezegenlerde bulunan metan pusunda yatmaktadır.
Venüs yoğun bir bulut tabakasıyla araştırmacıların gözünden gizlenmiştir. Mavi-yeşil spektrumdaki ışınların gezegenin yüzeyine ulaşmasına izin vermiyor, bu nedenle burada gökyüzü sarı-turuncu ve ufuk boyunca gri bir şerit var.
Gün boyunca uzayın üzerini keşfetmek, yıldızlı gökyüzünü incelemekten daha az mucizeyi ortaya çıkarmaz. Bulutlarda ve onların arkasında meydana gelen süreçleri anlamak, ortalama bir insanın oldukça aşina olduğu ancak herkesin hemen açıklayamadığı şeylerin nedenini anlamaya yardımcı olur.
Gökyüzü neden mavi? Bu kadar basit bir soruya cevap bulmak çok zor. Pek çok bilim adamı bir cevap bulmak için beyinlerini zorladı. En iyi çözüm Yaklaşık 100 yıl önce ortaya atılan sorunlar İngiliz fizikçi Lord John Rayleigh.
Güneş göz kamaştırıcı derecede saf beyaz ışık yayar. Bu, gökyüzünün renginin aynı olması gerektiği ancak hâlâ mavi olduğu anlamına gelir. Dünya atmosferindeki beyaz ışığa ne olur?
Beyaz ışık renkli ışınların karışımıdır. Prizma kullanarak gökkuşağı yapabiliriz.
Prizma beyaz ışını renkli şeritlere böler:
■Kırmızı
■Turuncu
■ Sarı
■ Yeşil
■ Mavi
■ Mavi
■ Mor
Bu ışınlar bir araya gelerek yeniden beyaz ışık oluşturur. Güneş ışığının önce renkli bileşenlere ayrıldığı varsayılabilir. Sonra bir şey olur ve Dünya yüzeyine yalnızca mavi ışınlar ulaşır.
Peki gökyüzü neden mavi?
Birkaç olası açıklama var. Dünyayı çevreleyen hava bir gaz karışımıdır: nitrojen, oksijen, argon ve diğerleri. Atmosferde ayrıca su buharı ve buz kristalleri de bulunmaktadır. Toz ve diğer parçacıklar havada asılı kalır ince parçacıklar. Atmosferin üst katmanlarında ozon tabakası bulunur. Sebebi bu olabilir mi? Bazı bilim adamları ozon ve su moleküllerinin kırmızı ışınları emip mavi ışınları ilettiğine inanıyordu. Ancak atmosferde gökyüzünü maviye boyamaya yetecek kadar ozon ve su olmadığı ortaya çıktı.
1869 yılında bir İngiliz John Tindall toz ve diğer parçacıkların ışığı saçtığını öne sürdü. Mavi ışık saçılıyor en az derece ve bu tür parçacıkların katmanlarından geçerek Dünya yüzeyine ulaşır. Laboratuvarında bir duman modeli oluşturdu ve onu parlak beyaz bir ışınla aydınlattı. Duman koyu maviye döndü. Tindall, eğer hava tamamen açıksa hiçbir şeyin ışığı dağıtmayacağına ve parlak beyaz gökyüzüne hayran kalabileceğimize karar verdi. Lord Rayleigh O da bu fikri destekledi ama bu uzun sürmedi. 1899'da açıklamasını yayınladı:
Gökyüzünü maviye boyayan toz ya da duman değil, havadır.
Gökyüzünün mavi rengiyle ilgili ana teori
Güneş ışınlarının bir kısmı gaz molekülleri ile çarpışmadan geçerek Dünya yüzeyine değişmeden ulaşır. Diğer büyük kısım gaz molekülleri tarafından emilir. Fotonlar emildiğinde moleküller heyecanlanır, yani enerjiyle yüklenirler ve bunu foton şeklinde yayarlar. Bu ikincil fotonlar farklı uzunluklar dalgalar ve kırmızıdan mora kadar herhangi bir renk olabilir. Her yöne uçuyorlar: Dünyaya, Güneşe ve yanlara. Lord Rayleigh, yayılan ışının renginin ışındaki şu veya bu rengin kuantumunun baskınlığına bağlı olduğunu öne sürdü. Bir gaz molekülü güneş ışınlarının fotonlarıyla çarpıştığında, bir ikincil kırmızı kuantum için sekiz mavi kuantum bulunur.
Sonuç nedir? Atmosferdeki milyarlarca gaz molekülünden, kelimenin tam anlamıyla her yönden üzerimize yoğun mavi ışık yağıyor. Bu ışıkta başka renklerin fotonları da vardır, dolayısıyla tamamen mavi değildir.
Peki gün batımı neden kırmızıdır?
Ancak gökyüzü her zaman mavi değildir. Doğal olarak şu soru ortaya çıkıyor: eğer gün boyunca görürsek mavi gökyüzü gün batımı neden kırmızıdır? Kırmızı renk gaz molekülleri tarafından en az saçılan renktir. Gün batımı sırasında Güneş ufka yaklaşır ve güneş ışını gündüz olduğu gibi dikey olarak değil, açılı olarak Dünya yüzeyine doğru yönlendirilir.
Bu nedenle atmosferde izlediği yol oldukça fazladır. Dahası Güneş'in yüksekte olduğu gündüz saatlerinde gerçekleştiğini. Bu nedenle mavi-mavi spektrum, atmosferin kalın bir tabakası tarafından emilir ve Dünya'ya ulaşmaz. Ve kırmızı-sarı spektrumun daha uzun ışık dalgaları Dünya yüzeyine ulaşarak gökyüzünü ve bulutları gün batımına özgü kırmızı ve sarı renklere boyar.
Bilimsel açıklama
Yukarıda cevabı karşılaştırmalı olarak verdik. basit bir dille. Aşağıda gerekçeyi kullanarak alıntı yapıyoruz: bilimsel terimler ve formüller.
Wiki'den alıntı:
Gökyüzünün mavi görünmesinin nedeni, havanın kısa dalga boylu ışığı uzun dalga boylu ışıktan daha fazla dağıtmasıdır. Işığın dalga boylarına orantılı hacimlerde hava gazlarının molekül sayısındaki dalgalanmaların neden olduğu Rayleigh saçılımının yoğunluğu 1/λ4 ile orantılıdır, λ dalga boyudur, yani mor bölgedir. görünür spektrum kırmızıya göre yaklaşık 16 kat daha yoğun saçılır. Mavi ışık daha kısa bir dalga boyuna sahip olduğundan, görünür spektrumun sonunda atmosfere kırmızı ışıktan daha fazla saçılır. Bu nedenle gökyüzünün Güneş yönü dışındaki kısmı mavi renktedir (ancak menekşe rengi değildir, çünkü güneş spektrumu Düzensiz olması ve içindeki menekşe renginin yoğunluğunun daha az olması, ayrıca gözün ışığa karşı duyarlılığının daha az olması nedeniyle mor renk ve daha fazlası maviye, bu da yalnızca duyarlı olanları rahatsız etmiyor mavi renk retinadaki koniler, ancak aynı zamanda kırmızı ve yeşil ışınlara da duyarlıdır).
Gün batımı ve şafak vakti ışık, dünya yüzeyine teğetsel olarak geçer, böylece ışığın atmosferde kat ettiği yol, gündüze göre çok daha uzun olur. Bu nedenle mavi ve hatta yeşil ışığın çoğu doğrudan güneş ışığından saçılır, dolayısıyla güneşin doğrudan ışığı, aydınlattığı bulutlar ve ufka yakın gökyüzü kırmızı renktedir.
Muhtemelen, atmosferin farklı bir bileşimi ile, örneğin diğer gezegenlerde, gün batımı da dahil olmak üzere gökyüzünün rengi farklı olabilir. Örneğin Mars'ta gökyüzünün rengi kırmızımsı pembedir.
Atmosferdeki ışık yoğunluğunun zayıflamasının ana nedenleri saçılma ve emilimdir. Saçılma, saçılan parçacığın çapının ışığın dalga boyuna oranının bir fonksiyonu olarak değişir. Bu oran 1/10'dan küçük olduğunda, saçılma katsayısının 1/λ4 ile orantılı olduğu Rayleigh saçılması meydana gelir. Saçılan parçacıkların boyutunun dalga boyuna oranının daha büyük değerlerinde saçılma yasası Gustave Mie Denklemine göre değişir; bu oran 10'dan büyük olduğunda geometrik optik yasaları pratikte yeterli doğrulukla uygulanır.
Gökyüzünün güzelliği sanatçılar tarafından defalarca tasvir edilmiş, yazarlar ve şairler tarafından anlatılmıştır, sanattan çok uzak insanlar bile bu cezbedici uçuruma bakarlar, ona hayran kalırlar, ne ruhu harekete geçiren duyguları ifade edecek ne kelime ne de yeterli duygu bulurlar. akıl. Yükseklikler herhangi bir roldeki bir kişiyi çeker, kristal mavi yüzeyi ile güzeldir, beyaz-gri bulutların kaynayan akıntıları daha az çekici değildir, yerini sirrus bulutlarının veya yemyeşil kümülüs "kuzuların" hafif kalıntıları alır. Ve bulutlu gökyüzü ne kadar melankolik görünse de, derinliğiyle saran, tüm kütlesiyle sağır edici ve bunaltıcı görünse de, aynı zamanda bir duygu ve deneyim fırtınasına neden olarak düşünceleri özel bir dalgaya getirir.
Güzellik bakan tarafından görülür
Her insan dünyayı farklı algılar. Bazıları için kasvetli ve gri, bazıları ise tam tersine sadece çiçek açan, renklerle dolu yeşil bir gezegen görüyor. Başımızın üstündeki gökleri de farklı değerlendiriyoruz. Sıradan renk algısına sahip bir kişiyi hesaba katarsak, o zaman gökyüzünü genel olarak kabul edildiği gibi görecektir - gün batımında mavi, gri, pembemsi, şafakta dumanlı gri.
Aslında bu renkler sadece gözlerimizin ve beynimizin bize aktarabildiği şeylerdir. İnsan gözünün bulutlu bir gökyüzünü gri olarak algılaması en kolaydır. Açık havalarda, sonsuz gök mavisi tepemiz var, ancak gerçekte atmosferik kubbe daha yakında menekşe gölgesi, eğer Dünya'dan bakarsanız.
Bu yayında bulutlu bir günde gökyüzünün neden gri olduğunu ve bu rengin doygunluğunu neyin belirlediğini öğreneceğiz; ayrıca renginin gün ve yıl boyunca nasıl değiştiğini ve bu süreçleri nelerin etkilediğini de öğreneceğiz.
Yukarıda dipsiz okyanus
Bölgenin üstünde Avrupa ülkeleri Sıcak mevsimde gökyüzü genellikle zenginliğiyle hayranlık uyandırır. Bazen mavi-mavi olduğunu söyleyebiliriz. Ancak en azından bir günümüzü başımızın üstünde olup bitenlere ayırıp dikkatle gözlemlersek doğal süreçler, o zaman güneşin doğduğu andan tamamen battığı ana kadar çok değişen bir renk tonlaması fark edebilirsiniz.
Yaz aylarında düşük nem, hava eksikliği nedeniyle gökyüzü çok açık ve görsel olarak yüksek görünür. büyük miktar su biriktiren bulutlar yavaş yavaş yere iner. Açık havalarda bakışlarımız yüzlerce metre ileriye bile bakmaz, 1-1,5 km mesafeye bakar. Bu nedenle gökyüzünü yüksek ve parlak olarak algılıyoruz - atmosferdeki ışık ışınlarının yoluna müdahale olmaması onların kırılmamasını sağlar ve gözler rengini mavi olarak algılar.
Gökyüzü neden renk değiştirir?
Bu değişiklik bilim tarafından yazarlar kadar etkileyici olmasa da açıklanmaktadır ve gökyüzünün dağınık radyasyonu olarak adlandırılmaktadır. Okuyucu için basit ve anlaşılır bir dille konuşursak, gökyüzündeki renk oluşum süreçlerini şu şekilde açıklamak mümkündür. Güneşin yaydığı ışık, Dünya'nın etrafındaki hava tabakasından geçerek onu dağıtır. Bu süreç kısa uzunluktaki dalgalarda daha basit bir şekilde gerçekleşir. Maksimum yükseliş sırasında göksel cisim Gezegenimizin üzerinde, kendi yönünün dışında bulunan bir noktada en parlak ve en doygun mavi renk gözlenecektir.
Ancak güneş battığında veya doğduğunda ışınları Dünya yüzeyine teğetsel olarak hareket ettiğinden, yaydıkları ışığın daha fazla yol kat etmesi gerekir. uzun mesafe yani havada gün içinde olduğundan çok daha fazla dağılırlar. Bunun sonucunda kişi sabah ve akşam gökyüzünü pembe ve kırmızı renklerde algılar. Bu fenomen en çok üzerimizde bulutlu bir gökyüzü olduğunda görülür. Bulutlar ve bulutlar daha sonra çok parlak hale gelir, batan güneşin parıltısı onları baş döndürücü bir şekilde renklendirir.
Fırtına çeliği
Peki bulutlu gökyüzü nedir? Neden bu hale geldi? Bu olay doğanın su döngüsünün halkalarından biridir. Buhar şeklinde yukarı doğru yükselen su parçacıkları atmosfer katmanına daha düşük bir sıcaklıkla girer. Biriktirme ve soğutma yüksek irtifa, birbirlerine bağlanarak damlalara dönüşürler. Bu parçacıklar henüz çok küçükken o anda gözümüze güzel beyaz kümülüs bulutları belirir. Ancak damlalar büyüdükçe bulutların griliği de artıyor.
Bazen, bu devasa "kuzuların" yüzdüğü gökyüzüne baktığınızda, bir kısmının griye boyandığını, hatta diğerlerinin çelik, gürleyen bir renk aldığını görebilirsiniz. Bu dönüşüm bulutlardaki damlaların farklı boyutlar ve şekli vardır, bu yüzden ışığı farklı şekilde kırarlar. Gökyüzü tamamen bulutlu olduğunda tamamen fare grisi tonlarında boyanır, bize sadece beyaz ışık ulaşır.
Geniş dumanlı genişlikler
Gri bulutlu gökyüzünde tek bir açıklığın olmadığı günler vardır. Bu, bulutların ve bulutların konsantrasyonu çok yüksek olduğunda meydana gelir ve yukarıdaki görsel alanın tamamını kaplar. Bazen kafanın üzerine çökmeye hazır, büyük bir baskı kütlesi olarak algılanırlar. Üstelik bu fenomen en karakteristik olarak hava sıcaklığının düşük olduğu, ancak nem oranının yüksek ve% 80-90 seviyesinde olduğu sonbahar ve kış aylarında ortaya çıkar.
Böyle günlerde bulutlar dünya yüzeyine çok yakındır; ondan sadece yüz veya iki metre uzakta bulunurlar. Bulutlu bir gökyüzünün tanımı genellikle melankolik ve depresif notalara sahiptir ve bu, büyük olasılıkla, yağmur ve soğukla üzerinize düşmeye hazır olan bu kasvetli devle yalnız kaldığınızda ortaya çıkan hislerle tam olarak bağlantılıdır.
Ama her şey farklı olabilirdi...
Gökyüzünün hangi tonları çaldığı yoğunluğa bağlıdır ışık radyasyonu ve gezegene ulaşan dalga boyları, yani kışın bile açık günler gri-mavidir. Ancak bahar ne kadar yakınsa ve güneş ne kadar yüksekteyse, mavisi o kadar parlak olur, özellikle de üst atmosferdeki ışığı bozan sisin dağıldığı günlerde.
Bilim insanları, diğer gezegenlerde gökyüzünün alışık olduğumuz mavi ve mavi renklere sahip olmayabileceğini keşfetti. gri renklerÖrneğin Mars'ta gün ışığının en yüksek noktasında bile pembedir.