Το κόκκινο χρώμα του ήλιου κατά το ηλιοβασίλεμα εξηγείται. Γιατί ο ουρανός είναι μπλε και το ηλιοβασίλεμα κόκκινο; Διαδίδοντας φως στον αέρα

16088 0

Σε μια καθαρή, ηλιόλουστη μέρα, ο ουρανός φαίνεται γαλάζιος.

Το βράδυ, κατά το ηλιοβασίλεμα, ο ουρανός γίνεται κόκκινος, ροζ και πορτοκαλί.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε; Τι κάνει το ηλιοβασίλεμα κόκκινο;

Απαντώντας σε αυτές τις ερωτήσεις, πρέπει να μελετήσουμε το φως και την ατμόσφαιρα της γης.

Ατμόσφαιρα

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα μορίων αερίου και άλλων ουσιών που περιβάλλουν τη Γη. Αυτά είναι κυρίως άζωτο (78%) και οξυγόνο (21%). Οι άλλες πιο κοινές ουσίες είναι το αργό και το νερό (με τη μορφή ατμών, υγρών και κρυστάλλων πάγου).

Επίσης, σε μικρές ποσότητες, υπάρχουν άλλα αέρια και μικρά στερεά σωματίδια: σωματίδια σκόνης, αιθάλη, γύρη και αλάτι από τον ωκεανό.
Η σύνθεση της ατμόσφαιρας αλλάζει ανάλογα με την τοποθεσία, τον καιρό και άλλα πράγματα.

Για παράδειγμα, μπορεί να υπάρχει περισσότερο νερό στον αέρα μετά από έναν τυφώνα ή κοντά στον ωκεανό. Τα ηφαίστεια μπορούν να απελευθερώσουν μεγάλες ποσότητες τέφρας στην ατμόσφαιρα. Η μόλυνση μπορεί να προσθέσει διάφορα αέρια και αιθάλη. Η ατμόσφαιρα πιέζεται σφιχτά σε ολόκληρη την επιφάνεια της Γης. Σταδιακά, γίνεται πιο λεπτό καθώς ανεβαίνεις όλο και ψηλότερα. Δεν υπάρχει σαφές όριο μεταξύ ατμόσφαιρας και χώρου.

Κύματα φωτός

Το φως είναι μέρος της ενέργειας που ακτινοβολεί και ταξιδεύει σε κύματα. Πολλοί τύποι ενέργειας αντιπροσωπεύονται από το κύμα. Για παράδειγμα, ο ήχος είναι κραδασμοί στον αέρα. Το φως είναι οι δονήσεις των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Αυτό είναι μόνο ένα μικρό μέρος του τεράστιου φάσματος ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Αυτή η σειρά ονομάζεται φάσμα.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν στο διάστημα με ταχύτητα κοντά στα 300.000 χλμ. / Ώρα. Αυτό ονομάζεται ταχύτητα φωτός.

Ανοιχτό χρώμα

Το ορατό φως είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που μπορούν να αντιληφθούν τα μάτια μας. Το φως του theλιου ή ένας συνηθισμένος λαμπτήρας αποτελείται από διαφορετικά χρώματα. Μπορούμε να δούμε αυτά τα χρώματα διαθλώντας το φως με ένα πρίσμα. Είναι επίσης ορατά σε ένα ουράνιο τόξο στον ουρανό.

Τα χρώματα αναμειγνύονται συνεχώς σε ένα. Στο ένα άκρο του φάσματος βρίσκονται τα χρώματα κόκκινο και πορτοκαλί. Σταδιακά μετατρέπονται σε κίτρινο, πράσινο, μπλε, μπλε και μοβ. Τα χρώματα έρχονται σε διαφορετικά μήκη κύματος, συχνότητες και ενέργειες. Το μωβ είναι το χρώμα με το μικρότερο μήκος κύματος του ορατού φάσματος. Αυτό σημαίνει ότι έχει την υψηλότερη συχνότητα και ενέργεια.

Με το κόκκινο, ισχύει το αντίθετο: η συχνότητα και η ενέργεια είναι οι χαμηλότερες, αλλά το μήκος κύματος είναι το μεγαλύτερο.

Φως στον αέρα

Το φως ταξιδεύει στο διάστημα σε ευθεία γραμμή μέχρι να συναντήσει ένα εμπόδιο στο πέρασμά του. Όταν το φως κινείται στην ατμόσφαιρα, συνεχίζει να κινείται σε ευθεία γραμμή μέχρι να προσκρούσει σε μόρια αέρα. Αυτό που συμβαίνει μετά από μια σύγκρουση εξαρτάται από το μήκος κύματος και τη συχνότητα.

Τα σωματίδια σκόνης και τα σταγονίδια νερού είναι πολύ μεγαλύτερα από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Το φως, συγκρούοντας αυτά τα σωματίδια, αντανακλάται και αλλάζει την τροχιά της κίνησης. Διαφορετικά χρώματα φωτός αντανακλώνται εξίσου από τα σωματίδια. Το ανακλώμενο φως παραμένει λευκό καθώς συνεχίζει να περιέχει όλα τα χρώματα σε μικτή κατάσταση.

Τα μόρια αερίου είναι πολύ μικρότερα από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Όταν το φως τους χτυπάει, όλα μπορούν να συμβούν. Για παράδειγμα, μπορεί να απορροφηθεί από μόρια. Και τότε θα αρχίσουν να το ακτινοβολούν, αλλά προς την άλλη κατεύθυνση. Όλα τα χρώματα απορροφώνται, αλλά το μπλε το κάνει περισσότερο από όλα τα άλλα χρώματα. Αυτή η διαδικασία ονομάστηκε "Rayleigh scattering" (Από το όνομα του Άγγλου φυσικού Lord Rayleigh, ο οποίος ανακάλυψε για πρώτη φορά αυτό το φαινόμενο το 1870)

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;

Ο ουρανός έχει χρώμα μπλε λόγω της σκέδασης του Rayleigh. Όταν το φως περνά μέσα από την ατμόσφαιρα, το μπλε απορροφάται από τα μόρια του αέρα και αντανακλάται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται σε ολόκληρη τη Γη. Όπου και να κοιτάξετε, το αντανακλασμένο μπλε θα σας ξεπεράσει. Επομένως, ολόκληρος ο ουρανός φαίνεται μπλε.

Κοντά στον ορίζοντα, το χρώμα του ουρανού δεν είναι τόσο κορεσμένο, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πρέπει να περάσει μεγαλύτερο όγκο αέρα.

Μαύρος ουρανός και λευκός ήλιος

Από τη Γη, ο Sunλιος φαίνεται κίτρινος. Αν βρεθείτε στο διάστημα ή στο φεγγάρι, ο ήλιος θα ασπρίσει. Δεν υπάρχει ατμόσφαιρα στο διάστημα και το φως του theλιου δεν αντανακλάται από τίποτα. Χωρίς την ατμόσφαιρα, ο ουρανός θα φαινόταν μαύρος.

Γιατί το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο;

Ο ήλιος πέφτει και το φως πρέπει να διανύσει μεγάλη απόσταση μέσω της ατμόσφαιρας πριν φτάσει σε εσάς. Το μεγαλύτερο μέρος του φωτός ανακλάται και απορροφάται. Όσο λιγότερο φως φτάνει, τόσο λιγότερο φωτεινό φαίνεται ο Sunλιος. Το χρώμα του αλλάζει από πορτοκαλί σε κόκκινο, καθώς αυτά τα χρώματα έχουν το μεγαλύτερο μήκος κύματος.

Ο ουρανός γύρω από τον ήλιο που δύει μπορεί να πάρει διάφορα χρώματα.

Φαίνεται ιδιαίτερα θεαματικό όταν ζυγίζονται πολλά μικρά σωματίδια στον ουρανό. Αντανακλούν το φως σε διαφορετικές κατευθύνσεις και ο ουρανός έχει χρώμα κόκκινο, πορτοκαλί και ροζ.

Κωνσταντίνος Μοκάνοφ

Ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα ενός ατόμου είναι η περιέργεια. Πιθανώς όλοι, ως παιδί, κοίταξαν τον ουρανό και αναρωτήθηκαν: "γιατί ο ουρανός είναι μπλε;" Όπως αποδεικνύεται, οι απαντήσεις σε τέτοιες φαινομενικά απλές ερωτήσεις απαιτούν κάποια βάση γνώσεων στον τομέα της φυσικής και επομένως δεν θα μπορούν όλοι οι γονείς να εξηγήσουν σωστά στο παιδί τον λόγο αυτού του φαινομένου.

Ας εξετάσουμε αυτό το ζήτημα από επιστημονική άποψη.

Το εύρος μήκους κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας καλύπτει σχεδόν όλο το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το οποίο περιλαμβάνει ακτινοβολία ορατή στους ανθρώπους. Η παρακάτω εικόνα δείχνει την εξάρτηση της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας από το μήκος κύματος αυτής της ακτινοβολίας.

Αναλύοντας αυτήν την εικόνα, μπορεί να σημειωθεί ότι η ορατή ακτινοβολία αντιπροσωπεύεται επίσης από άνιση ένταση για ακτινοβολία διαφορετικών μηκών κύματος. Έτσι, μια σχετικά μικρή συμβολή στην ορατή ακτινοβολία πραγματοποιείται από τη βιολετί και η μεγαλύτερη - από το μπλε και το πράσινο.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;

Πρώτα απ 'όλα, αυτή η ερώτηση προκαλείται από το γεγονός ότι ο αέρας είναι ένα άχρωμο αέριο και δεν πρέπει να εκπέμπει μπλε φως. Είναι προφανές ότι το άστρο μας είναι η αιτία μιας τέτοιας ακτινοβολίας.

Όπως γνωρίζετε, το λευκό φως είναι στην πραγματικότητα ένας συνδυασμός ακτινοβολίας όλων των χρωμάτων του ορατού φάσματος. Με τη βοήθεια ενός πρίσματος, είναι δυνατό να επεκταθεί σαφώς το φως σε ολόκληρη τη γκάμα χρωμάτων. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα συμβαίνει στον ουρανό μετά τη βροχή και σχηματίζει ένα ουράνιο τόξο. Όταν το φως του ήλιου εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της γης, αρχίζει να διασκορπίζεται, δηλ. η ακτινοβολία αλλάζει κατεύθυνση. Ωστόσο, η ιδιαιτερότητα της σύνθεσης του αέρα είναι τέτοια που όταν το φως εισέρχεται σε αυτό, η ακτινοβολία με μικρό μήκος κύματος διασκορπίζεται πιο έντονα από την ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος. Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη το φάσμα που εμφανίστηκε νωρίτερα, μπορείτε να δείτε ότι το κόκκινο και πορτοκαλί φως πρακτικά δεν θα αλλάξει την τροχιά τους, περνώντας από τον αέρα, ενώ η βιολετί και η μπλε ακτινοβολία θα αλλάξουν αισθητά την κατεύθυνσή τους. Για το λόγο αυτό, ένα είδος "περιπλανώμενου" φωτός μικρού μήκους κύματος εμφανίζεται στον αέρα, το οποίο διασκορπίζεται συνεχώς σε αυτό το περιβάλλον. Ως αποτέλεσμα του περιγραφόμενου φαινομένου, φαίνεται ότι η ακτινοβολία μικρού κύματος του ορατού φάσματος (βιολετί, κυανό, μπλε) εκπέμπεται σε κάθε σημείο του ουρανού.

Το γνωστό γεγονός της αντίληψης της ακτινοβολίας είναι ότι το ανθρώπινο μάτι μπορεί να πιάσει, να δει, ακτινοβολία μόνο αν έχει εισέλθει απευθείας στο μάτι. Στη συνέχεια, κοιτάζοντας τον ουρανό, πιθανότατα θα δείτε τις αποχρώσεις της ορατής ακτινοβολίας, το μήκος κύματος της οποίας είναι το μικρότερο, αφού είναι αυτό που είναι διάσπαρτο στον αέρα καλύτερα από όλα.

Γιατί, κοιτάζοντας τον Sunλιο, δεν βλέπετε ένα έντονα κόκκινο χρώμα; Πρώτον, ένα άτομο είναι απίθανο να είναι σε θέση να εξετάσει προσεκτικά τον Sunλιο, καθώς η έντονη ακτινοβολία μπορεί να βλάψει το οπτικό όργανο. Δεύτερον, παρά την ύπαρξη ενός φαινομένου όπως η διάχυση του φωτός στον αέρα, το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που εκπέμπει ο Sunλιος φτάνει στην επιφάνεια της Γης χωρίς να διασκορπιστεί. Επομένως, όλα τα χρώματα του ορατού φάσματος ακτινοβολίας συνδυάζονται, σχηματίζοντας φως με πιο έντονο λευκό χρώμα.

Ας επιστρέψουμε στο φως που σκορπίζει ο αέρας, το χρώμα του οποίου, όπως έχουμε ήδη προσδιορίσει, θα πρέπει να έχει το μικρότερο μήκος κύματος. Από την ορατή ακτινοβολία, το ιώδες έχει το μικρότερο μήκος κύματος, ακολουθούμενο από το μπλε και ελαφρώς μεγαλύτερο από το μήκος κύματος που έχει το μπλε. Λαμβάνοντας υπόψη την άνιση ένταση της ακτινοβολίας του ήλιου, γίνεται σαφές ότι η συμβολή του ιώδους χρώματος είναι αμελητέα. Επομένως, το μπλε χρώμα συμβάλλει στη μεγαλύτερη ακτινοβολία που διαχέεται από τον αέρα, ακολουθούμενο από το μπλε.

Γιατί το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο;

Στην περίπτωση που ο Sunλιος κρύβεται πίσω από τον ορίζοντα, μπορούμε να παρατηρήσουμε την ίδια ακτινοβολία κόκκινου-πορτοκαλί μεγάλου μήκους κύματος. Σε αυτή την περίπτωση, το φως από τον Sunλιο πρέπει να διανύσει πολύ μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα της Γης πριν φτάσει στο μάτι του παρατηρητή. Στο σημείο όπου η ηλιακή ακτινοβολία αρχίζει να αλληλεπιδρά με την ατμόσφαιρα, τα πιο έντονα χρώματα είναι το μπλε και το μπλε. Ωστόσο, με την απόσταση, η ακτινοβολία μικρού κύματος χάνει την έντασή της, καθώς είναι σημαντικά διασκορπισμένη στην πορεία. Ενώ η ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος κάνει εξαιρετική δουλειά για να καλύψει τόσο μεγάλες αποστάσεις. Αυτός είναι ο λόγος που ο Sunλιος είναι κόκκινος στο ηλιοβασίλεμα.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, αν και η ακτινοβολία μεγάλου κύματος είναι ασθενώς διασκορπισμένη στον αέρα, εξακολουθεί να υπάρχει σκέδαση. Επομένως, όντας στον ορίζοντα, ο Sunλιος εκπέμπει φως, από το οποίο μόνο η ακτινοβολία κόκκινων-πορτοκαλί αποχρώσεων φτάνει στον παρατηρητή, το οποίο καταφέρνει κάπως να διασκορπιστεί στην ατμόσφαιρα, σχηματίζοντας το προηγουμένως αναφερόμενο "περιπλανώμενο" φως. Το τελευταίο ζωγραφίζει τον ουρανό σε ποικίλες αποχρώσεις του κόκκινου και του πορτοκαλί.

Γιατί τα σύννεφα είναι άσπρα;

Τα σύννεφα είναι γνωστό ότι αποτελούνται από μικροσκοπικά σταγονίδια υγρού που διασκορπίζουν το ορατό φως σχεδόν ομοιόμορφα, ανεξάρτητα από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, το διάσπαρτο φως που κατευθύνεται προς όλες τις κατευθύνσεις από το σταγονίδιο διασκορπίζεται ξανά σε άλλα σταγονίδια. Σε αυτή την περίπτωση, ο συνδυασμός ακτινοβολίας όλων των μηκών κύματος διατηρείται και τα σύννεφα "λάμπουν" (αντανακλώνται) με λευκό χρώμα.

Εάν ο καιρός είναι θολό, τότε η ηλιακή ακτινοβολία φτάνει στην επιφάνεια της Γης σε ασήμαντη ποσότητα. Στην περίπτωση μεγάλων νεφών, ή μεγάλου αριθμού αυτών, μέρος του ηλιακού φωτός απορροφάται, οπότε ο ουρανός θαμπώνει και παίρνει ένα γκρι χρώμα.

Σε μια καθαρή ηλιόλουστη μέρα, ο ουρανός από πάνω μας φαίνεται γαλάζιος. Το βράδυ, το ηλιοβασίλεμα βάφει τον ουρανό κόκκινο, ροζ και πορτοκαλί. Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;Τι κάνει το ηλιοβασίλεμα κόκκινο;

Για να απαντήσετε σε αυτές τις ερωτήσεις, πρέπει να γνωρίζετε τι είναι το φως και από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα της Γης.

Ατμόσφαιρα

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα αερίων και άλλων σωματιδίων που περιβάλλουν τη γη. Η ατμόσφαιρα αποτελείται κυρίως από αέριο άζωτο (78%) και οξυγόνο (21%). Το αέριο αργόν και το νερό (με τη μορφή ατμού, σταγονιδίων και κρυστάλλων πάγου) είναι τα επόμενα πιο κοινά στην ατμόσφαιρα, η συγκέντρωσή τους δεν υπερβαίνει το 0,93% και το 0,001%, αντίστοιχα. Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει μικρές ποσότητες άλλων αερίων, καθώς και τα μικρότερα σωματίδια σκόνης, αιθάλης, τέφρας, γύρης και αλατιού που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα από τους ωκεανούς.

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας ποικίλλει μέσα σε μικρά όρια ανάλογα με την τοποθεσία, τον καιρό κ.λπ. Η συγκέντρωση του νερού στην ατμόσφαιρα αυξάνεται κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων, καθώς και κοντά στον ωκεανό. Τα ηφαίστεια είναι ικανά να ρίξουν τεράστιες ποσότητες τέφρας ψηλά στην ατμόσφαιρα. Η τεχνητή ρύπανση μπορεί επίσης να προσθέσει διάφορα αέρια ή σκόνη και αιθάλη στη φυσιολογική σύνθεση της ατμόσφαιρας.

Η πυκνότητα της ατμόσφαιρας σε χαμηλό υψόμετρο κοντά στην επιφάνεια της Γης είναι η μεγαλύτερη · με το αυξανόμενο υψόμετρο, μειώνεται σταδιακά. Δεν υπάρχει έντονο όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας και του χώρου.

Κύματα φωτός

Το φως είναι ένας τύπος ενέργειας που μεταφέρεται από κύματα. Εκτός από το φως, άλλα είδη ενέργειας μεταφέρονται με τη βοήθεια κυμάτων, για παράδειγμα, ένα ηχητικό κύμα είναι κραδασμοί αέρα. Ένα κύμα φωτός είναι μια ταλάντωση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, το εύρος αυτό ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν μέσω του διαστήματος χωρίς αέρα με ταχύτητα 299.792 km / s. Η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται αυτά τα κύματα ονομάζεται ταχύτητα φωτός.

Η ενέργεια της ακτινοβολίας εξαρτάται από το μήκος κύματος και τη συχνότητά του. Το μήκος κύματος είναι η απόσταση μεταξύ των δύο πλησιέστερων κορυφών (ή γούρνων) ενός κύματος. Η συχνότητα ενός κύματος είναι ο αριθμός των ταλαντώσεων του κύματος ανά δευτερόλεπτο. Όσο μεγαλύτερο είναι το κύμα, τόσο χαμηλότερη είναι η συχνότητά του και τόσο λιγότερη ενέργεια μεταφέρει.

Ορατά ανοιχτά χρώματα

Το ορατό φως είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που μπορεί να δει με τα μάτια μας. Το φως που εκπέμπεται από τον ήλιο ή μια λάμπα πυρακτώσεως μπορεί να είναι λευκό, αλλά στην πραγματικότητα είναι ένα μείγμα διαφορετικών χρωμάτων. Μπορείτε να δείτε τα διαφορετικά χρώματα του ορατού φάσματος φωτός αποσυνθέτοντάς το με πρίσμα. Αυτό το φάσμα μπορεί επίσης να παρατηρηθεί στον ουρανό ως ουράνιο τόξο, που προκύπτει από τη διάθλαση του φωτός του ήλιου σε σταγονίδια νερού που λειτουργούν ως ένα τεράστιο πρίσμα.

Τα χρώματα του φάσματος αναμειγνύονται, περνώντας συνεχώς από το ένα στο άλλο. Στο ένα άκρο, το φάσμα είναι κόκκινο ή πορτοκαλί. Αυτά τα χρώματα ξεθωριάζουν σε κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και μοβ. Τα χρώματα έχουν διαφορετικά μήκη κύματος, διαφορετικές συχνότητες και διαφέρουν σε ενέργεια.

Διαδίδοντας φως στον αέρα

Το φως ταξιδεύει στο διάστημα σε ευθεία γραμμή αρκεί να μην υπάρχουν εμπόδια στο πέρασμά του. Όταν ένα κύμα φωτός εισέρχεται στην ατμόσφαιρα, το φως συνεχίζει να διαδίδεται σε ευθεία γραμμή μέχρι να βρεθούν μόρια σκόνης ή αερίου στη διαδρομή του. Σε αυτή την περίπτωση, αυτό που συμβαίνει με το φως θα εξαρτηθεί από το μήκος κύματος του και το μέγεθος των σωματιδίων που έχουν παγιδευτεί στην πορεία του.

Τα σωματίδια σκόνης και τα σταγονίδια νερού είναι πολύ μεγαλύτερα από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Το φως αντανακλάται σε διαφορετικές κατευθύνσεις όταν συγκρούεται με αυτά τα μεγάλα σωματίδια. Διαφορετικά χρώματα ορατού φωτός αντανακλώνται εξίσου από αυτά τα σωματίδια. Το ανακλώμενο φως εμφανίζεται λευκό επειδή εξακολουθεί να περιέχει τα ίδια χρώματα που υπήρχαν πριν από την αντανάκλαση.

Τα μόρια αερίου είναι μικρότερα από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Εάν ένα κύμα φωτός συγκρουστεί μαζί τους, τότε το αποτέλεσμα της σύγκρουσης μπορεί να είναι διαφορετικό. Όταν το φως συγκρούεται με ένα μόριο οποιουδήποτε αερίου, ένα μέρος του απορροφάται. Λίγο αργότερα, το μόριο αρχίζει να εκπέμπει φως σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Το χρώμα του εκπεμπόμενου φωτός είναι το ίδιο χρώμα που απορροφήθηκε. Αλλά χρώματα διαφορετικών μηκών κύματος απορροφώνται με διαφορετικούς τρόπους. Οποιοδήποτε χρώμα μπορεί να απορροφηθεί, αλλά οι υψηλότερες συχνότητες (κυανό) απορροφώνται πολύ πιο έντονα από τις χαμηλότερες συχνότητες (κόκκινο). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σκέδαση Rayleigh, που πήρε το όνομά της από τον Βρετανό φυσικό John Rayleigh, ο οποίος ανακάλυψε αυτό το φαινόμενο σκέδασης στη δεκαετία του 1870.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;

Ο ουρανός είναι μπλε λόγω της σκέδασης του Rayleigh. Καθώς το φως ταξιδεύει στην ατμόσφαιρα, τα περισσότερα από τα μεγάλα μήκη κύματος στο οπτικό φάσμα περνούν αμετάβλητα. Μόνο ένα μικρό κλάσμα των κόκκινων, πορτοκαλί και κίτρινων χρωμάτων αλληλεπιδρούν με τον αέρα.

Ωστόσο, πολλά από τα μικρότερα μήκη κύματος φωτός απορροφώνται από μόρια αερίου. Μόλις απορροφηθεί, το μπλε εκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Σκορπίζεται παντού στον ουρανό. Σε όποια κατεύθυνση και αν κοιτάξετε, κάποιο από αυτό το διάσπαρτο μπλε φως φτάνει στον παρατηρητή. Δεδομένου ότι το μπλε φως είναι ορατό παντού, ο ουρανός φαίνεται μπλε.

Αν κοιτάξετε προς τον ορίζοντα, ο ουρανός θα έχει μια πιο χλωμή απόχρωση. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του φωτός να διανύει μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα από τον παρατηρητή. Το διάσπαρτο φως διασκορπίζεται και πάλι από την ατμόσφαιρα και λιγότερο μπλε φτάνει στα μάτια του παρατηρητή. Επομένως, το χρώμα του ουρανού κοντά στον ορίζοντα φαίνεται πιο χλωμό ή ακόμη και εντελώς λευκό.

Μαύρος ουρανός και λευκός ήλιος

Από τη Γη, ο Sunλιος φαίνεται κίτρινος. Αν ήμασταν στο διάστημα ή στο φεγγάρι, τότε ο ήλιος θα μας φαινόταν λευκός. Δεν υπάρχει ατμόσφαιρα στο διάστημα που να σκορπίζει το φως του ήλιου. Στη Γη, μερικά από τα μικρά μήκη κύματος του ηλιακού φωτός (μπλε και ιώδες) απορροφώνται με σκέδαση. Το υπόλοιπο φάσμα εμφανίζεται με κίτρινο χρώμα.

Επίσης, στο διάστημα, ο ουρανός εμφανίζεται σκοτεινός ή μαύρος αντί για μπλε. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της έλλειψης ατμόσφαιρας, επομένως το φως δεν είναι διάσπαρτο με κανέναν τρόπο.

Γιατί το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο;

Όταν ο ήλιος κλίνει προς το ηλιοβασίλεμα, τότε το φως του ήλιου πρέπει να διανύσει μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα για να φτάσει στον παρατηρητή, αντίστοιχα, περισσότερο φως του ήλιου αντανακλάται και διασκορπίζεται από την ατμόσφαιρα. Δεδομένου ότι λιγότερο άμεσο φως φτάνει στον παρατηρητή, ο ήλιος φαίνεται λιγότερο φωτεινός. Το χρώμα του theλιου φαίνεται επίσης να είναι διαφορετικό, έχει μια σειρά χρωμάτων από πορτοκαλί έως κόκκινο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ακόμη περισσότερα χρώματα μικρού κύματος, μπλε και πράσινα, είναι διάσπαρτα. Μόνο τα συστατικά μεγάλου μήκους κύματος του οπτικού φάσματος παραμένουν, τα οποία φτάνουν στα μάτια του παρατηρητή.

Ο ουρανός γύρω από τον ήλιο που δύει μπορεί να χρωματιστεί διαφορετικά. Ο πιο όμορφος ουρανός είναι όταν ο αέρας περιέχει πολλά μικρά σωματίδια σκόνης ή νερού. Αυτά τα σωματίδια αντανακλούν το φως προς όλες τις κατευθύνσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, τα μικρότερα κύματα φωτός είναι διάσπαρτα. Οι ακτίνες φωτός μεγαλύτερου μήκους κύματος φαίνονται από τον παρατηρητή και, ως εκ τούτου, ο ουρανός φαίνεται κόκκινος, ροζ ή πορτοκαλί.

Μάθετε περισσότερα για την ατμόσφαιρα

Τι είναι ατμόσφαιρα;

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα αερίων και άλλων ουσιών που περιβάλλουν τη Γη, με τη μορφή ενός λεπτού, κυρίως διαφανούς κελύφους. Η ατμόσφαιρα συγκρατείται από τη βαρύτητα της Γης. Τα κύρια συστατικά της ατμόσφαιρας είναι το άζωτο (78,09%), το οξυγόνο (20,95%), το αργό (0,93%) και το διοξείδιο του άνθρακα (0,03%). Επίσης, η ατμόσφαιρα περιέχει μικρές ποσότητες νερού (σε διαφορετικά σημεία η συγκέντρωσή της κυμαίνεται από 0% έως 4%), σωματίδια, αέρια νέον, ήλιο, μεθάνιο, υδρογόνο, κρυπτόνιο, όζον και ξένο. Η επιστήμη που μελετά την ατμόσφαιρα ονομάζεται μετεωρολογία.

Η ζωή στη Γη δεν θα ήταν δυνατή χωρίς μια ατμόσφαιρα που παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνεύσουμε. Επιπλέον, η ατμόσφαιρα έχει μια άλλη σημαντική λειτουργία - εξισορροπεί τη θερμοκρασία σε ολόκληρο τον πλανήτη. Εάν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα, τότε σε ορισμένα μέρη του πλανήτη θα μπορούσε να υπάρξει καύση θερμότητας και σε άλλα μέρη, ακραίο κρύο, το εύρος θερμοκρασίας θα μπορούσε να κυμαίνεται από -170 ° C τη νύχτα σε + 120 ° C κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η ατμόσφαιρα μας προστατεύει επίσης από τη βλαβερή ακτινοβολία του Sunλιου και του διαστήματος, απορροφώντας και διασκορπίζοντάς την.

Από το συνολικό ποσό ενέργειας από τον Sunλιο που φτάνει στη Γη, περίπου το 30% αντανακλάται από σύννεφα και την επιφάνεια της γης πίσω στο διάστημα. Η ατμόσφαιρα απορροφά περίπου το 19% της ακτινοβολίας του Sunλιου και μόνο το 51% απορροφάται από την επιφάνεια της Γης.

Ο αέρας έχει βάρος, αν και δεν το γνωρίζουμε και δεν αισθανόμαστε την πίεση της στήλης αέρα. Στο επίπεδο της θάλασσας, αυτή η πίεση είναι μία ατμόσφαιρα, ή 760 mm Hg (1013 χιλιοστά μπαρ ή 101,3 kPa). Με την αύξηση του υψομέτρου, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται γρήγορα. Η πίεση μειώνεται κατά 10 φορές με αυξανόμενο υψόμετρο για κάθε 16 χιλιόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι σε πίεση 1 ατμόσφαιρας στο επίπεδο της θάλασσας, σε υψόμετρο 16 km, η πίεση θα είναι 0,1 atm και σε υψόμετρο 32 km - 0,01 atm.

Η πυκνότητα της ατμόσφαιρας στα χαμηλότερα στρώματά της είναι 1,2 kg / m 3. Κάθε κυβικό εκατοστό αέρα περιέχει περίπου 2,7 * 10 19 μόρια. Στο επίπεδο του εδάφους, κάθε μόριο κινείται με ταχύτητα περίπου 1600 km / h, ενώ η συχνότητα των συγκρούσεων με άλλα μόρια είναι 5 δισεκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο.

Η πυκνότητα του αέρα μειώνεται επίσης γρήγορα με την αύξηση του υψομέτρου. Σε υψόμετρο 3 χιλιομέτρων, η πυκνότητα του αέρα μειώνεται κατά 30%. Οι άνθρωποι που ζουν κοντά στο επίπεδο της θάλασσας αντιμετωπίζουν προσωρινά αναπνευστικά προβλήματα όταν ανεβαίνουν σε αυτό το ύψος. Το μεγαλύτερο υψόμετρο, στο οποίο ζουν μόνιμα οι άνθρωποι, είναι 4 χιλιόμετρα.

Η δομή της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από διαφορετικά στρώματα, ο διαχωρισμός σε αυτά τα στρώματα συμβαίνει ανάλογα με τη θερμοκρασία, τη μοριακή σύνθεση και τις ηλεκτρικές τους ιδιότητες. Αυτά τα στρώματα δεν έχουν έντονα όρια, αλλάζουν εποχιακά και επιπλέον, οι παράμετροί τους αλλάζουν σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη.

Διαίρεση της ατμόσφαιρας σε στρώματα ανάλογα με τη μοριακή τους σύνθεση

Ομόσφαιρα

• Χαμηλότερα 100 χιλιόμετρα συμπεριλαμβανομένης της Τροπόσφαιρας, της Στρατόσφαιρας και της Μεσοπαύσης.
• Αποτελεί το 99% της μάζας της ατμόσφαιρας.
• Τα μόρια δεν ταξινομούνται κατά μοριακό βάρος.
• Η σύνθεση είναι αρκετά ομοιόμορφη, με εξαίρεση μερικές μικρές τοπικές ανωμαλίες. Η ομοιομορφία διατηρείται με συνεχή ανάμειξη, αναταραχή και τυρβώδη διάχυση.
• Το νερό είναι ένα από τα δύο άνισα κατανεμημένα συστατικά. Όταν οι υδρατμοί ανεβαίνουν προς τα πάνω, ψύχονται και συμπυκνώνονται και μετά επιστρέφουν στο έδαφος με τη μορφή βροχόπτωσης - χιονιού και βροχής. Η ίδια η στρατόσφαιρα είναι πολύ ξηρή.
• Το όζον είναι ένα άλλο μόριο που κατανέμεται άνισα. (Διαβάστε για το στρώμα του όζοντος στη στρατόσφαιρα παρακάτω.)

Ετερόσφαιρα

• Εκτείνεται πάνω από την ομόσφαιρα, περιλαμβάνει τη Θερμόσφαιρα και την Εξώσφαιρα.
• Ο διαχωρισμός των μορίων σε αυτό το στρώμα βασίζεται στα μοριακά τους βάρη. Βαρύτερα μόρια όπως το άζωτο και το οξυγόνο συγκεντρώνονται στο κάτω μέρος του στρώματος. Τα ελαφρύτερα, το ήλιο και το υδρογόνο, κυριαρχούν στο πάνω μέρος της ετερόσφαιρας.

Διαίρεση της ατμόσφαιρας σε στρώματα ανάλογα με τις ηλεκτρικές τους ιδιότητες.

Ουδέτερη ατμόσφαιρα

• Κάτω από 100 χλμ.

Ιονόσφαιρα

• Πάνω από 100 χιλιόμετρα περίπου.
• Περιέχει ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (ιόντα) που παράγονται απορροφώντας το υπεριώδες φως
• Ο βαθμός ιοντισμού αλλάζει με το υψόμετρο.
• Διαφορετικά στρώματα αντανακλούν μακρά και σύντομα ραδιοκύματα. Αυτό επιτρέπει στα ραδιοσήματα που ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή να λυγίσουν γύρω από τη σφαιρική επιφάνεια της γης.
• Τα σέλας εμφανίζονται σε αυτά τα ατμοσφαιρικά στρώματα.
• Μαγνητόσφαιραείναι το πάνω μέρος της ιονόσφαιρας, που εκτείνεται μέχρι περίπου 70.000 χιλιόμετρα, το ύψος αυτό εξαρτάται από την ένταση του ηλιακού ανέμου. Η μαγνητόσφαιρα μας προστατεύει από σωματίδια υψηλής ενέργειας από τον ηλιακό άνεμο διατηρώντας τα στο μαγνητικό πεδίο της Γης.

Διαίρεση της ατμόσφαιρας σε στρώματα ανάλογα με τη θερμοκρασία τους

Topψος άνω περιγράμματος τροποσφαίραεξαρτάται από τις εποχές και το γεωγραφικό πλάτος. Εκτείνεται από την επιφάνεια της γης σε υψόμετρο περίπου 16 χλμ. Στον ισημερινό, και μέχρι υψόμετρο 9 χλμ. Στον Βόρειο και Νότιο Πόλο.

• Το πρόθεμα "tropo" σημαίνει αλλαγές. Αλλαγές στις τροποσφαιρικές παραμέτρους συμβαίνουν λόγω καιρικών συνθηκών - για παράδειγμα, λόγω της κίνησης των ατμοσφαιρικών μετώπων.
• Με την αύξηση του υψομέτρου, η θερμοκρασία πέφτει. Ο ζεστός αέρας ανεβαίνει, μετά ψύχεται και κατεβαίνει πίσω στη Γη. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μεταφορά, συμβαίνει ως αποτέλεσμα της κίνησης των μαζών αέρα. Οι άνεμοι σε αυτό το στρώμα φυσούν κυρίως κάθετα.
• Αυτό το στρώμα περιέχει περισσότερα μόρια από όλα τα άλλα στρώματα μαζί.

Στρατόσφαιρα- εκτείνεται από περίπου 11 χλμ. έως 50 χλμ.

• Έχει πολύ λεπτό στρώμα αέρα.
• Το πρόθεμα "strato" αναφέρεται σε στρώματα ή διαίρεση σε στρώματα.
• Το κάτω μέρος της Στρατόσφαιρας είναι αρκετά ήρεμο. Τα αεριωθούμενα αεροπλάνα συχνά πετούν στο κάτω μέρος της Στρατόσφαιρας προκειμένου να ξεπεράσουν τις κακές καιρικές συνθήκες στην Τροπόσφαιρα.
• Στο πάνω μέρος της Στρατόσφαιρας, πνέουν ισχυροί άνεμοι, γνωστοί ως ρεύματα πίδακας μεγάλου υψομέτρου. Φυσάνε οριζόντια με ταχύτητες έως 480 χλμ. / Ώρα.
• Η στρατόσφαιρα περιέχει ένα «στρώμα όζοντος» που βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 12 έως 50 χλμ. (Ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος). Αν και η συγκέντρωση όζοντος σε αυτό το στρώμα είναι μόνο 8 ml / m 3, απορροφά τις βλαβερές ακτίνες UV του ήλιου πολύ αποτελεσματικά, προστατεύοντας έτσι τη ζωή στη γη. Το μόριο του όζοντος αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου. Τα μόρια οξυγόνου που αναπνέουμε περιέχουν δύο άτομα οξυγόνου.
• Η στρατόσφαιρα είναι πολύ κρύα, με θερμοκρασίες περίπου -55 ° C στο κάτω μέρος και αυξάνονται με το υψόμετρο. Η αύξηση της θερμοκρασίας σχετίζεται με την απορρόφηση των υπεριωδών ακτίνων από οξυγόνο και όζον.

Μεσόσφαιρα- εκτείνεται σε ύψη 100 περίπου χιλιομέτρων.

• Με την αύξηση του υψομέτρου, η θερμοκρασία αυξάνεται γρήγορα.

Θερμόσφαιρα- εκτείνεται σε ύψη 400 περίπου χιλιομέτρων.

• Με την αύξηση του υψομέτρου, η θερμοκρασία αυξάνεται γρήγορα λόγω της απορρόφησης της υπεριώδους ακτινοβολίας πολύ μικρού μήκους κύματος.
• Μετεωρίτες, ή «αστέρια που πυροβολούν», αρχίζουν να καίγονται σε υψόμετρα περίπου 110-130 χλμ. Πάνω από την επιφάνεια της Γης.

Εξώσφαιρα- εκτείνεται εκατοντάδες χιλιόμετρα πέρα ​​από τη Θερμόσφαιρα, περνώντας σταδιακά στο διάστημα.

• Η πυκνότητα του αέρα είναι τόσο χαμηλή εδώ που η χρήση της έννοιας της θερμοκρασίας χάνει κάθε νόημα.
• Όταν τα μόρια συγκρούονται μεταξύ τους, συχνά πετούν στο διάστημα.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;

Το ορατό φως είναι μια μορφή ενέργειας που μπορεί να ταξιδέψει στο διάστημα. Το φως από τον ήλιο ή μια λάμπα πυρακτώσεως φαίνεται λευκό, ενώ στην πραγματικότητα είναι ένα μείγμα όλων των χρωμάτων. Τα κύρια χρώματα που αποτελούν το λευκό είναι το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το κυανό, το μπλε και το μοβ. Αυτά τα χρώματα αλλάζουν συνεχώς το ένα από το άλλο, επομένως, εκτός από τα βασικά χρώματα, υπάρχει επίσης ένας τεράστιος αριθμός όλων των ειδών αποχρώσεων. Όλα αυτά τα χρώματα και οι αποχρώσεις μπορούν να παρατηρηθούν στον ουρανό με τη μορφή ενός ουράνιου τόξου που εμφανίζεται σε μια περιοχή υψηλής υγρασίας.

Ο αέρας που γεμίζει ολόκληρο τον ουρανό είναι ένα μείγμα μικροσκοπικών μορίων αερίου και μικρών στερεών σωματιδίων όπως η σκόνη.

Καθώς το φως του ήλιου περνά μέσα από τον αέρα, προσκρούει σε μόρια και σκόνη. Όταν το φως συγκρούεται με μόρια αερίου, το φως μπορεί να αντανακλάται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Ορισμένα χρώματα, όπως το κόκκινο και το πορτοκαλί, φτάνουν απευθείας στον παρατηρητή περνώντας απευθείας από τον αέρα. Αλλά το μεγαλύτερο μέρος του μπλε φωτός αναπηδά από τα μόρια του αέρα προς όλες τις κατευθύνσεις. Έτσι, το μπλε φως είναι διάσπαρτο σε όλο τον ουρανό και φαίνεται μπλε.

Όταν κοιτάμε ψηλά, λίγο από αυτό το μπλε φως φτάνει στα μάτια μας από όλες τις γωνιές του ουρανού. Δεδομένου ότι μπορούμε να δούμε μπλε σε όλο το κεφάλι μας, ο ουρανός φαίνεται μπλε.

Δεν υπάρχει αέρας στο διάστημα. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν εμπόδια από τα οποία θα μπορούσε να αντανακλάται το φως, το φως εξαπλώνεται απευθείας. Οι ακτίνες φωτός δεν είναι διάσπαρτες και ο "ουρανός" φαίνεται σκοτεινός και μαύρος.

Πειράματα με το φως

Το πρώτο πείραμα είναι η αποσύνθεση του φωτός σε ένα φάσμα

Για να πραγματοποιήσετε αυτό το πείραμα θα χρειαστείτε:

• ένας μικρός καθρέφτης, ένα κομμάτι λευκό χαρτί ή χαρτόνι, νερό.
• ένα μεγάλο ρηχό σκεύος όπως μια κυψελίδα ή ένα μπολ ή ένα πλαστικό κουτί παγωτού.
• ηλιόλουστος καιρός και παράθυρο με θέα την ηλιόλουστη πλευρά.

Πώς να πειραματιστείτε:

1. Γεμίστε μια κυψελίδα ή μπολ 2/3 γεμάτη με νερό και τοποθετήστε το στο πάτωμα ή στο τραπέζι, έτσι ώστε το άμεσο ηλιακό φως να φτάσει στο νερό. Η παρουσία άμεσου ηλιακού φωτός είναι επιτακτική για το σωστό πείραμα.
2. Τοποθετήστε τον καθρέφτη κάτω από το νερό, έτσι ώστε οι ακτίνες του ήλιου να πέφτουν πάνω του. Κρατήστε ένα κομμάτι χαρτί πάνω από τον καθρέφτη έτσι ώστε οι ακτίνες του ήλιου που αντανακλώνται από τον καθρέφτη να χτυπήσουν το χαρτί, εάν είναι απαραίτητο, ρυθμίστε τη σχετική τους θέση. Παρατηρήστε το φάσμα χρωμάτων στο χαρτί.

Τι συμβαίνει: Το νερό και ο καθρέφτης λειτουργούν σαν πρίσμα, διασπώντας το φως στο χρωματικό φάσμα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ακτίνες φωτός που περνούν από το ένα μέσο (αέρας) στο άλλο (νερό) αλλάζουν την ταχύτητα και την κατεύθυνσή τους. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διάθλαση. Διαφορετικά χρώματα διαθλώνται με διαφορετικούς τρόπους, οι ιώδεις ακτίνες αναστέλλονται περισσότερο και αλλάζουν πιο έντονα την κατεύθυνσή τους. Οι κόκκινες ακτίνες επιβραδύνουν και αλλάζουν κατεύθυνση σε μικρότερο βαθμό. Το φως χωρίζεται στα συστατικά του χρώματα και μπορούμε να δούμε το φάσμα.

Το δεύτερο πείραμα - μοντελοποίηση του ουρανού σε γυάλινο βάζο

Υλικά που απαιτούνται για το πείραμα:

• ένα διαφανές ψηλό γυαλί ή ένα διαφανές πλαστικό ή γυάλινο βάζο.
• νερό, γάλα, κουταλάκι, φακός?
• ένα σκοτεινό δωμάτιο?

Πείραμα:

1. Γεμίστε ένα ποτήρι ή βάζο κατά τα 2/3 με νερό, περίπου 300-400 ml.
2. Προσθέστε από 0,5 έως μία κουταλιά γάλα στο νερό, ανακινήστε το μείγμα.
3. Παίρνοντας ένα ποτήρι και έναν φακό, πηγαίνετε σε ένα σκοτεινό δωμάτιο.
4. Κρατήστε τον φακό πάνω από ένα ποτήρι νερό και κατευθύνετε μια δέσμη φωτός στην επιφάνεια του νερού, κοιτάξτε το ποτήρι από το πλάι. Σε αυτή την περίπτωση, το νερό θα έχει μια γαλαζωπή απόχρωση. Τώρα στρέψτε τον φακό στην πλευρά του γυαλιού και κοιτάξτε τη δέσμη φωτός από την άλλη πλευρά του γυαλιού, έτσι ώστε το φως να περνά μέσα από το νερό. Αυτό θα δώσει στο νερό μια κοκκινωπή απόχρωση. Τοποθετήστε έναν φακό κάτω από ένα ποτήρι και κατευθύνετε τη δέσμη φωτός προς τα πάνω, ενώ κοιτάζετε το νερό από ψηλά. Αυτό θα κάνει την κοκκινωπή απόχρωση στο νερό να φαίνεται πιο κορεσμένη.

Τι συμβαίνει σε αυτό το πείραμα: Μικρά σωματίδια γάλακτος που αιωρούνται στο νερό διασκορπίζουν το φως που προέρχεται από έναν φακό, ακριβώς όπως σωματίδια και μόρια στον αέρα διασκορπίζουν το φως του ήλιου. Όταν το γυαλί φωτίζεται από πάνω, το νερό φαίνεται γαλαζωπό λόγω του γεγονότος ότι το μπλε χρώμα είναι διάσπαρτο προς όλες τις κατευθύνσεις. Όταν κοιτάζετε απευθείας το φως μέσα από το νερό, το φως φαίνεται κόκκινο καθώς μερικές από τις μπλε ακτίνες έχουν αφαιρεθεί λόγω της σκέδασης του φωτός.

Τρίτο πείραμα - ανάμειξη χρωμάτων

Θα χρειαστείτε:

• μολύβι, ψαλίδι, λευκό χαρτόνι ή ένα κομμάτι χαρτί Whatman.
• χρωματιστά μολύβια ή δείκτες, χάρακας.
• κούπα ή μεγάλο φλιτζάνι με διάμετρο στο πάνω μέρος 7 ... 10 cm ή δαγκάνα.
• Χάρτινο ποτήρι.

Πώς να πειραματιστείτε:

1. Εάν δεν έχετε δαγκάνα, χρησιμοποιήστε την κούπα ως πρότυπο για να σχεδιάσετε έναν κύκλο σε ένα χαρτόνι, κόψτε αυτόν τον κύκλο. Χρησιμοποιήστε έναν χάρακα για να διαιρέσετε τον κύκλο σε 7 περίπου ίσους τομείς.
2. Χρωματίστε αυτούς τους επτά τομείς με τα χρώματα του κύριου φάσματος - κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό, μπλε και μοβ. Προσπαθήστε να χρωματίσετε το δίσκο όσο πιο τακτοποιημένα και ομοιόμορφα γίνεται.
3. Τρυπήστε μια τρύπα στη μέση του δίσκου και τοποθετήστε τον δίσκο σε ένα μολύβι.
4. Τρυπήστε μια τρύπα στο κάτω μέρος του χάρτινου κυπέλλου, κάνοντας την τρύπα ελαφρώς μεγαλύτερη από το μολύβι. Γυρίστε το γυαλί ανάποδα και τοποθετήστε ένα μολύβι με ένα δίσκο πάνω του έτσι ώστε το μολύβι να ακουμπάει στο τραπέζι, ρυθμίστε τη θέση του δίσκου στο μολύβι έτσι ώστε ο δίσκος να μην αγγίζει το κάτω μέρος του ποτηριού και να βρίσκεται πάνω του ύψος 0,5 ... 1,5 εκ.
5. Ξετυλίξτε το μολύβι γρήγορα και κοιτάξτε τον περιστρεφόμενο δίσκο, παρατηρήστε το χρώμα του. Εάν είναι απαραίτητο, ρυθμίστε τον επιλογέα και το μολύβι έτσι ώστε να μπορούν να περιστρέφονται εύκολα.

Επεξήγηση του παρατηρούμενου φαινομένου: τα χρώματα που χρησιμοποιούνται για το χρωματισμό των τομέων στο δίσκο είναι τα κύρια συστατικά των χρωμάτων του λευκού φωτός. Όταν ο δίσκος περιστρέφεται αρκετά γρήγορα, τα χρώματα φαίνεται να συγχωνεύονται και ο δίσκος φαίνεται λευκός. Δοκιμάστε να πειραματιστείτε με άλλους συνδυασμούς χρωμάτων.

Quotes1 >> Γιατί ο ήλιος είναι κόκκινος

Γιατί ο ήλιος γίνεται κόκκινος στο ηλιοβασίλεμα: διάγραμμα της κίνησης ενός αστεριού στον ουρανό της Γης, χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας του πλανήτη και διάθλαση του φωτός, το κόκκινο άκρο του φάσματος.

Γιατί ο ήλιος είναι κόκκινος; Φοβερή ερώτηση. Άλλωστε, θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε ότι συχνά στο ηλιοβασίλεμα ο Sunλιος γίνεται κόκκινος, βάφοντας τον ουρανό σε αιματηρές αποχρώσεις. Πώς συμβαίνει αυτό και γιατί ακριβώς κόκκινο; Η πιο απλή απάντηση είναι ότι το φως διαθλάται από σωματίδια στην ατμόσφαιρα και το μόνο που βλέπουμε είναι το κόκκινο άκρο του φάσματος. Για καλύτερη κατανόηση, θα πρέπει να έχετε μια βασική κατανόηση για το πώς συμπεριφέρεται το φως στον αέρα, τη σύνθεση της ατμόσφαιρας, το χρώμα του φωτός, τα μήκη κύματος και τη διασπορά του Rayleigh.

Η ατμόσφαιρα είναι ένας από τους κύριους παράγοντες για τον καθορισμό του χρώματος ενός ηλιοβασιλέματος. Βασικά, η ατμόσφαιρα της γης αποτελείται από αέρια με την προσθήκη άλλων μορίων. Αυτό επηρεάζει αυτό που μπορεί να δει προς κάθε κατεύθυνση, καθώς η ατμόσφαιρα περιβάλλει πλήρως τη Γη. Τα πιο κοινά αέρια είναι το άζωτο (78%) και το οξυγόνο (21%). Το ένα τοις εκατό που απομένει είναι ίχνη αερίων όπως αργό και υδρατμοί, πιο λεπτά στερεά όπως σκόνη, αιθάλη και τέφρα, γύρη και αλάτι από τους ωκεανούς. Μπορεί να υπάρχει περισσότερο νερό στην ατμόσφαιρα μετά από βροχή ή κοντά στον ωκεανό. Τα ηφαίστεια μπορούν να ρίξουν πολλά σωματίδια σκόνης ψηλά στην ατμόσφαιρα. Η ρύπανση μπορεί να προσθέσει μια ποικιλία αερίων, σκόνης, αιθάλης.

Στη συνέχεια, πρέπει να κοιτάξετε τα κύματα φωτός και το χρώμα του φωτός. Το φως είναι ενέργεια που ταξιδεύει σε κύματα. Το φως είναι ένα κύμα δονητικών ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που θεωρείται ότι αποτελεί μέρος της ηλεκτρομαγνητικής περιοχής. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ταξιδεύουν στο διάστημα με την ταχύτητα του φωτός (299.792 km / sec). Η ενέργεια εκπομπής εξαρτάται από το μήκος κύματος και τη συχνότητα.

Το μήκος του κύματος είναι το κενό μεταξύ των κορυφών των κυμάτων. Η συχνότητα είναι ο αριθμός των κυμάτων που περνούν κάθε δευτερόλεπτο. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος του φωτός, τόσο μικρότερη είναι η συχνότητα και τόσο λιγότερη ενέργεια περιέχει. Το ορατό φως είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που βλέπουμε. Το φως από έναν λαμπτήρα μπορεί είτε να φαίνεται λευκό, ωστόσο, είναι ένας συνδυασμός πολλών χρωμάτων. Το ουράνιο τόξο είναι ένα φυσικό φαινόμενο πρίσματος. Οι τόνοι του φάσματος συνδυάζονται μεταξύ τους, έχουν διαφορετικά μήκη κύματος, συχνότητες και ενέργειες. Το μοβ έχει το μικρότερο μήκος κύματος, που σημαίνει ότι έχει τη σημαντικότερη συχνότητα και ενέργεια. Το κόκκινο έχει τα μεγαλύτερα μήκη κύματος και τη χαμηλότερη συχνότητα και ενέργεια.

Για να τα συνδυάσουμε όλα, πρέπει να εξετάσουμε την επίδραση του φωτός στον αέρα του πλανήτη μας. Αυτό που συμβαίνει στο φως εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός και το μέγεθος των σωματιδίων. Τα σωματίδια σκόνης και τα σταγονίδια νερού είναι πολύ μεγαλύτερα από το μήκος κύματος του ορατού φωτός, οπότε αναπηδά προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Το φως που αντανακλά φαίνεται λευκό επειδή εξακολουθεί να περιέχει όλα τα ίδια χρώματα, αλλά τα μόρια του αερίου είναι μικρότερα από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Όταν το φως τους χτυπά, δρα με διαφορετικούς τρόπους. Αφού ένα μόριο αερίου εισέλθει στο φως, μέρος του μπορεί να απορροφηθεί. Αργότερα, το μόριο εκπέμπει φως σε διαφορετική κατεύθυνση. Το χρώμα που εκπέμπεται είναι το ίδιο χρώμα που απορροφήθηκε. Διαφορετικά χρώματα φωτός έχουν διαφορετικά εφέ. Όλα τα χρώματα μπορούν να απορροφηθούν, αλλά οι υψηλότερες συχνότητες (μπλε) απορροφώνται συχνότερα από τις χαμηλότερες (κόκκινο). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται σκέδαση Rayleigh.

Έτσι, η απάντηση στην ερώτηση "Γιατί ο ήλιος είναι κόκκινος;" επόμενο: κατά το ηλιοβασίλεμα, το φως πρέπει να ταξιδέψει περαιτέρω στην ατμόσφαιρα πριν φτάσει σε εσάς, έτσι αντανακλάται και διασκορπίζεται περισσότερο και ο ήλιος αναδύεται από τη συσκότιση. Το χρώμα του theλιου αλλάζει από πορτοκαλί σε κόκκινο επειδή υπάρχουν περισσότερα κύματα μπλε και πράσινου τώρα διάσπαρτα και παραμένουν εμφανή μόνο μεγάλα κύματα (πορτοκαλί και κόκκινα).



Όλοι γνωρίζουν ότι ανάλογα με το ουράνιο σημείο στο οποίο παρατηρούμε τον Sunλιο, το χρώμα του μπορεί να ποικίλει πολύ.

Για παράδειγμα, στο ζενίθ του είναι λευκό, στο ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο και μερικές φορές ακόμη και κατακόκκινο. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι μόνο μια εμφάνιση - δεν αλλάζει το χρώμα του αστεριού μας, αλλά η αντίληψή του από το ανθρώπινο μάτι. Γιατί συμβαίνει αυτό?

Το ηλιακό φάσμα είναι ένας συνδυασμός επτά βασικών χρωμάτων - θυμηθείτε το ουράνιο τόξο και το περίφημο ρητό για τον κυνηγό και τον φασιανό, με τη βοήθεια των οποίων καθορίζεται η ακολουθία χρωμάτων: κόκκινο, κίτρινο, πράσινο και ούτω καθεξής έως το μοβ.

Αλλά σε μια ατμόσφαιρα γεμάτη με διάφορους τύπους εναιωρημάτων αερολύματος (υδρατμοί, σωματίδια σκόνης), κάθε χρώμα διαχέεται διαφορετικά. Για παράδειγμα, το βιολετί και το μπλε διασκορπίζονται καλύτερα και το κόκκινο διασκορπίζεται χειρότερα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διασπορά του ηλιακού φωτός.

Ο λόγος είναι ότι το χρώμα είναι ουσιαστικά ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα ορισμένου μήκους. Κατά συνέπεια, διαφορετικά κύματα έχουν διαφορετικά μήκη κύματος. Και το μάτι τα αντιλαμβάνεται ανάλογα με το πάχος του ατμοσφαιρικού αέρα, που το χωρίζει από την πηγή φωτός, δηλαδή τον Sunλιο.

Στο ζενίθ του, φαίνεται λευκό, επειδή οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της Γης σε ορθή γωνία (φυσικά, το σημείο της επιφάνειας όπου βρίσκεται ο παρατηρητής) και το πάχος του αέρα, το οποίο επηρεάζει τη διάθλαση του φωτός , είναι σχετικά μικρό. Ένα λευκό άτομο, από την άλλη πλευρά, φαίνεται να είναι ένας συνδυασμός όλων των χρωμάτων ταυτόχρονα.

Ο ουρανός, παρεμπιπτόντως, θεωρείται επίσης μπλε λόγω της διασποράς του φωτός: αφού το μπλε, το ιώδες και το κυανό, με τα μικρότερα μήκη κύματος, είναι διάσπαρτα στην ατμόσφαιρα πολύ γρηγορότερα από το υπόλοιπο φάσμα. Δηλαδή, περνώντας κόκκινες, κίτρινες και άλλες ακτίνες με μεγαλύτερα κύματα, ατμοσφαιρικά σωματίδια νερού και σκόνης σκορπίζουν μέσα τους μπλε ακτίνες, οι οποίες δίνουν στον ουρανό το χρώμα του.

Όσο πιο μακριά ο Sunλιος κάνει το συνηθισμένο μονοπάτι της ημέρας και κατεβαίνει στη γραμμή του ορίζοντα, τόσο παχύτερο γίνεται το ατμοσφαιρικό στρώμα, από το οποίο πρέπει να περάσουν οι ακτίνες του ήλιου και τόσο περισσότερο είναι διάσπαρτα. Το πιο ανθεκτικό στη σκέδαση είναι το κόκκινο, καθώς έχει το μεγαλύτερο μήκος κύματος. Επομένως, μόνο αυτός γίνεται αντιληπτός μέσα από τα μάτια ενός παρατηρητή που κοιτάζει τον ήλιο που δύει. Τα υπόλοιπα χρώματα του ηλιακού φάσματος είναι εντελώς διάσπαρτα και απορροφώνται από το αιώρημα αερολύματος στην ατμόσφαιρα.

Ως αποτέλεσμα, υπάρχει άμεση εξάρτηση της διασποράς των φασματικών ακτίνων από το πάχος του ατμοσφαιρικού αέρα και την πυκνότητα της αιωρούμενης ύλης που περιέχει. Έντονες αποδείξεις για αυτό μπορούν να παρατηρηθούν με τις παγκόσμιες εκπομπές στην ατμόσφαιρα ουσιών πυκνότερων από τον αέρα, για παράδειγμα, ηφαιστειακή σκόνη.

Έτσι, μετά το 1883, όταν έγινε η περίφημη έκρηξη του ηφαιστείου Krakatoa, για αρκετό καιρό σε διάφορα μέρη του πλανήτη μπορούσε κανείς να δει κόκκινα ηλιοβασιλέματα εξαιρετικής φωτεινότητας.