Megmagyarázzák a nap vörös színét napnyugtakor. Miért kék az ég és piros a naplemente? A fény terjedése a levegőben

16088 0

Tiszta, napsütéses napon az ég ragyogó kéknek tűnik.

Este, napnyugtakor az ég piros, rózsaszín és narancssárga színűvé válik.

Miért kék az ég? Mitől lesz vörös a naplemente?

E kérdések megválaszolásához tanulmányoznunk kell a fényt és a Föld légkörét.

Légkör

A légkör gázmolekulák és más, a Földet körülvevő anyagok keveréke. Ezek főleg nitrogén (78%) és oxigén (21%). Egyéb gyakori anyagok az argon és a víz (gőz, folyadék és jégkristályok formájában).

Ezenkívül kis mennyiségben más gázok és kis szilárd részecskék is vannak: porszemcsék, korom, pollen és só az óceánból.
A légkör összetétele változik a hely, az időjárás és egyéb dolgok függvényében.

Például egy hurrikán után vagy az óceán közelében több víz lehet a levegőben. A vulkánok kiszabadulhatnak a légkörbe nagyszámú hamu. A szennyezés különféle gázokat és kormot okozhat. A légkör szorosan hozzá van nyomva a Föld teljes felületéhez. Fokozatosan vékonyodik, ha egyre magasabbra emelkedik. Nincs egyértelmű határ a légkör és a tér között.

fényhullámok

A fény egy energiadarab, amely hullámok formájában sugárzik és terjed. Sok energiafajtát egy hullám képvisel. Például a hang a levegő rezgése. A fény elektromos és mágneses mezők rezgései. Ez csak egy kis része az elektromágneses rezgések hatalmas sorozatának. Ezt a sorozatot spektrumnak nevezik.

Az elektromágneses hullámok közel 300 000 km/h sebességgel mozognak az űrben. Ezt nevezik fénysebességnek.

világos szín

A látható fény az elektromágneses spektrum azon része, amelyet szemünk képes érzékelni. A Nap fénye vagy egy közönséges villanykörte különböző színekből áll. Ezeket a színeket úgy láthatjuk, ha a fényt egy prizmán keresztül hajlítjuk. Az égen a szivárványban is láthatók.

A színek folyamatosan keverednek egybe. A spektrum egyik végén piros és narancssárga. Fokozatosan sárga, zöld, kék, kék és lila színűvé válnak. A színek hullámhossza, frekvenciája és energiája eltérő. Lila a látható spektrum legrövidebb hullámhosszával. Ez azt jelenti, hogy ennek van a legmagasabb frekvenciája és energiája.

A pirossal ennek az ellenkezője igaz: a frekvencia és az energia a legalacsonyabb, de a hullámhossz a leghosszabb.

fény a levegőben

A fény egyenes vonalban halad a térben, amíg útjában akadályba nem ütközik. Amikor a fény áthalad a légkörön, egyenes vonalban halad tovább, amíg el nem éri a levegőmolekulákat. Az, hogy mi történik az ütközés után, a hullámhossztól és a frekvenciától függ.

A porrészecskék és a vízcseppek sokkal nagyobbak, mint a látható fény hullámhossza. Ezekkel a részecskékkel ütköző fény visszaverődik, és megváltoztatja a mozgás pályáját. A különböző színű fény egyformán verődik vissza a részecskékről. A visszavert fény fehér marad, mivel továbbra is kevert formában tartalmazza az összes színt.

A gázmolekulák sokkal kisebbek, mint a látható fény hullámhossza. Amikor a fény ütközik velük, bármi megtörténhet. Például a molekulák felszívhatják. És akkor elkezdik sugározni, de a másik irányba. Minden szín felszívódik, de a kék erősebbé teszi az összes többi színnél. Ezt a folyamatot "Rayleigh-szórásnak" nevezik (Lord Rayleigh angol fizikus után, aki először 1870-ben fedezte fel ezt a jelenséget).

Miért kék az ég?

Az ég kék színű a Rayleigh-szórás miatt. Amikor a fény áthalad a légkörön, a kék színt a levegőmolekulák elnyelik, és különböző irányokba verődnek vissza. Ez a jelenség az egész Földön megfigyelhető. Bármerre is nézel, a tükröződő kék mindenhol utolér. Ezért látszik az egész égbolt kéknek.

A horizonton az égbolt színe nem annyira telített, ez annak köszönhető, hogy nagyobb mennyiségű levegőt kell átmennie.

Fekete ég és fehér nap

A Földről a Nap sárgának tűnik. Ha az űrben vagy a Holdon találja magát, a Nap fehér lesz. Az űrben nincs légkör, és a Nap fénye sem verődik vissza semmiről. Ha nem lenne légkör, az ég feketének nézne.

Miért piros a naplemente?

A nap lenyugszik, és a fénynek hosszú utat kell megtennie a légkörben, mielőtt elérné Önt. A fény nagy része visszaverődik és elnyelődik. Minél kevesebb fény jön be, annál kevésbé látszik a Nap. Színe narancssárgáról pirosra változik, mivel ezek a színek a leghosszabb hullámhosszúak.

A lenyugvó nap körül az égbolt különböző színeket ölthet.

Különösen látványosnak tűnik, ha sok apró részecske van az égen. Különböző irányokba verik vissza a fényt, és az égbolt vörös, narancssárga és rózsaszín színűvé válik.

Konsztantyin Mokanov

Az egyik megkülönböztető tulajdonságok az ember a kíváncsiság. Valószínűleg gyerekként mindenki az eget nézte, és azon töprengett: „miért kék az ég?”. Mint kiderült, az ilyen egyszerűnek tűnő kérdések megválaszolása bizonyos ismereteket igényel a fizika területén, ezért nem minden szülő tudja helyesen elmagyarázni a gyermeknek ennek a jelenségnek az okát.

Vizsgáljuk meg ezt a kérdést tudományos szempontból.

Az elektromágneses sugárzás hullámhossz-tartománya lefedi az elektromágneses sugárzás szinte teljes spektrumát, amely magában foglalja az ember számára látható sugárzást is. Az alábbi képen látható a napsugárzás intenzitásának függése ennek a sugárzásnak a hullámhosszától.

Ezt a képet elemezve megállapítható, hogy a látható sugárzást a különböző hullámhosszú sugárzások egyenetlen intenzitása is jelenti. Tehát viszonylag kis mértékben járul hozzá a látható sugárzáshoz az ibolya szín, a legnagyobb pedig a kék és zöld szín.

Miért kék az ég?

Ehhez a kérdéshez először is az a tény vezet bennünket, hogy a levegő színtelen gáz, és nem szabad kék fényt kibocsátania. Nyilvánvaló, hogy az ilyen sugárzás oka a csillagunk.

Mint tudják, a fehér fény valójában a látható spektrum összes színének sugárzásának kombinációja. A prizma segítségével a fényt kifejezetten a teljes színtartományra bonthatja. Hasonló hatás jelentkezik az égen eső után, és szivárványt képez. Amikor a napfény belép a föld légkörébe, elkezd szóródni, i.e. a sugárzás irányt változtat. A levegő összetételének sajátossága azonban olyan, hogy a fény bejutásakor a rövid hullámhosszú sugárzás jobban szétszóródik, mint a hosszú hullámú sugárzás. Így a korábban bemutatott spektrumot figyelembe véve látható, hogy a vörös és a narancssárga fény gyakorlatilag nem változtatja a pályáját a levegőn áthaladva, míg az ibolya és a kék sugárzás érezhetően megváltoztatja irányát. Emiatt egyfajta "vándorló" rövidhullámú fény jelenik meg a levegőben, amely folyamatosan szóródik ebben a közegben. A leírt jelenség eredményeként úgy tűnik, hogy az égbolt minden pontján a látható spektrumú (ibolya, kék, kék) rövidhullámú sugárzást bocsátják ki.

A sugárzás érzékelésének jól ismert ténye, hogy az emberi szem csak akkor képes megfogni, látni a sugárzást, ha az közvetlenül a szemet éri. Ekkor az égre nézve nagy valószínűséggel annak a látható sugárzásnak az árnyalatait fogod látni, aminek a hullámhossza a legkisebb, hiszen ez az, ami a legjobban szóródik a levegőben.

Miért nem látsz kifejezetten vörös színt, ha a Napra nézel? Először is, egy személy valószínűleg nem tudja alaposan megvizsgálni a Napot, mivel az intenzív sugárzás károsíthatja a látószervet. Másodszor, annak ellenére, hogy létezik olyan jelenség, mint a fényszóródás a levegőben, a Nap által kibocsátott fény nagy része azonban szóródás nélkül éri el a Föld felszínét. Ezért a látható sugárzási spektrum összes színe kombinálódik, és kifejezettebb fehér színű fényt képez.

Térjünk vissza a levegő által szórt fényhez, amelynek színe, mint már megállapítottuk, legyen a legkisebb hullámhosszú. A látható sugárzás közül az ibolya hullámhossza a legrövidebb, ezt követi a kék, a kék pedig valamivel hosszabb hullámhosszú. Figyelembe véve a napsugárzás egyenetlen intenzitását, világossá válik, hogy az ibolya szín hozzájárulása elhanyagolható. Ezért a levegő által szórt sugárzáshoz a kék szín járul hozzá a legnagyobb mértékben, ezt követi a kék.

Miért piros a naplemente?

Abban az esetben, ha a Nap a horizont mögé bújik, ugyanazt a vörös-narancssárga színű hosszúhullámú sugárzást figyelhetjük meg. Ebben az esetben a Nap fényének észrevehetően át kell haladnia nagyobb távolság a Föld légkörében, mielőtt a megfigyelő szemébe kerülne. Azon a helyen, ahol a Nap sugárzása kölcsönhatásba lép a légkörrel, a kék és a kék szín a legkifejezettebb. A távolsággal azonban a rövidhullámú sugárzás veszít intenzitásából, mivel útközben jelentősen szétszóródik. Míg a hosszúhullámú sugárzás kiváló munkát végez ilyen nagy távolságok leküzdésében. Ezért vörös a Nap napnyugtakor.

Amint azt korábban említettük, bár a hosszúhullámú sugárzás gyengén szóródik a levegőben, mégis van szóródás. Ezért a horizonton lévén a Nap fényt bocsát ki, amelyből csak a vörös-narancssárga árnyalatok sugárzása jut el a megfigyelőhöz, aminek van egy kis ideje a légkörben eloszlani, kialakítva a korábban említett "kóbor" fényt. Ez utóbbi a vörös és a narancssárga tarka árnyalataira festi az eget.

Miért fehérek a felhők?

Ha már a felhőkről beszélünk, tudjuk, hogy azok mikroszkopikus méretű folyadékcseppekből állnak, amelyek a látható fényt szinte egyenletesen szórják, függetlenül a sugárzás hullámhosszától. Ezután a szórt fény, amely a cseppből minden irányba irányul, ismét más cseppekre szóródik. Ebben az esetben az összes hullámhosszú sugárzás kombinációja megmarad, és a felhők fehéren "világítanak" (visszaverődnek).

Ha felhős az idő, akkor a napsugárzás jelentéktelen mennyiségben éri el a Föld felszínét. Nagy felhők, vagy nagyszámú felhők esetén a napfény egy része elnyelődik, mert az égbolt elhalványul, szürke színt vesz fel.

Tiszta napsütéses napon felettünk az ég ragyogó kéknek tűnik. Este a naplemente vörösre, rózsaszínre és narancsra színezi az eget. Miért kék az ég? Mitől vörös a naplemente?

E kérdések megválaszolásához tudnod kell, mi a fény, és miből áll a Föld légköre.

Légkör

A légkör a földet körülvevő gázok és egyéb részecskék keveréke. Alapvetően a légkör gáznemű nitrogénből (78%) és oxigénből (21%) áll. Az argongáz és a víz (gőz, cseppek és jégkristályok formájában) a következő leggyakoribb a légkörben, koncentrációjuk nem haladja meg a 0,93%-ot, illetve a 0,001%-ot. A Föld légköre kis mennyiségben más gázokat is tartalmaz, valamint a legkisebb por-, korom-, hamu-, pollen- és sószemcséket, amelyek az óceánokból kerülnek a légkörbe.

A légkör összetétele kis határok között változik a helytől, időjárástól stb. A víz koncentrációja a légkörben növekszik vihar idején, valamint az óceán közelében. A vulkánok hatalmas mennyiségű hamut képesek magasra dobni a légkörbe. A technogén szennyezés különféle gázokat vagy port és kormot is hozzáadhat a légkör szokásos összetételéhez.

A légkör sűrűsége kis magasságban a Föld felszínéhez közel a legnagyobb, a magasság növekedésével fokozatosan csökken. Nincs egyértelmű határ a légkör és a tér között.

fényhullámok

A fény az energia egyik formája, amelyet hullámok hordoznak. A fényen kívül a hullámok más típusú energiát is hordoznak, például a hanghullám levegőrezgés. A fényhullám elektromos és mágneses mezők oszcillációja, ezt a tartományt elektromágneses spektrumnak nevezik.

Az elektromágneses hullámok 299,792 km/s sebességgel terjednek a levegőtlen térben. Ezeknek a hullámoknak a terjedési sebességét fénysebességnek nevezzük.

A sugárzási energia a hullámhossztól és annak frekvenciájától függ. A hullámhossz a hullám két legközelebbi csúcsa (vagy mélysége) közötti távolság. A hullámfrekvencia a másodpercenkénti hullámoszcillációk száma. Minél hosszabb a hullám, annál kisebb a frekvenciája, és annál kevesebb energiát hordoz.

Látható világos színek

A látható fény az elektromágneses spektrum azon része, amelyet szemünk lát. A Nap által kibocsátott fény vagy egy izzólámpa lehet fehér szín, de valójában különböző színek keveréke. A látható fényspektrum különböző színeit úgy láthatja, hogy egy prizma segítségével összetevőire bontja. Ez a spektrum az égbolton is megfigyelhető szivárvány formájában, ami a Nap fényének vízcseppekben való megtörése következtében jön létre, egyetlen óriás prizmaként működve.

A spektrum színei keverednek, folyamatosan mozognak egymásba. A spektrum egyik végén piros vagy narancssárga. Ezek a színek sárgára, zöldre, kékre, indigóra és lilára fakulnak. A színek különböző hullámhosszúak, különböző frekvenciákkal és különböző energiákkal rendelkeznek.

A fény terjedése a levegőben

A fény egyenes vonalban halad át a térben, amíg nincs akadály az útjában. Amikor egy fényhullám belép a légkörbe, a fény egyenes vonalban tovább terjed, amíg por- vagy gázmolekulák nem állnak útjába. Ebben az esetben az, hogy mi történik a fénnyel, a hullámhosszától és az útjában lévő részecskék méretétől függ.

A porrészecskék és a vízcseppek sokkal nagyobbak, mint a látható fény hullámhossza. A fény különböző irányokba verődik vissza, amikor ezekkel a nagy részecskékkel ütközik. Ezek a részecskék egyformán visszaverik a látható fény különböző színeit. A visszavert fény fehérnek tűnik, mert még mindig ugyanazokat a színeket tartalmazza, mint a visszaverődés előtt.

A gázmolekulák kisebbek, mint a látható fény hullámhossza. Ha egy fényhullám ütközik velük, akkor az ütközés eredménye eltérő lehet. Amikor a fény bármilyen gáz molekulájával ütközik, egy része elnyelődik. Kicsit később a molekula különböző irányokba kezd fényt bocsátani. A kibocsátott fény színe megegyezik az elnyelt fény színével. De a különböző hullámhosszú színek eltérően nyelődnek el. Minden szín elnyelhető, de a magasabb frekvenciák (kék) sokkal jobban elnyelődnek, mint az alacsonyabb frekvenciák (piros). Ezt a folyamatot Rayleigh-szórásnak nevezik, nevét John Rayleigh brit fizikusról kapta, aki az 1870-es években fedezte fel ezt a szórási jelenséget.

Miért kék az ég?

Az ég kék a Rayleigh-szórás miatt. Ahogy a fény áthalad a légkörön, az optikai spektrum legtöbb hosszú hullámhossza változatlanul áthalad. Csak egy kis része a vörös, narancssárga és sárga virágok kölcsönhatásba lép a levegővel.

A gázmolekulák azonban sok rövidebb hullámhosszú fényt nyelnek el. Felszívódás után a kék szín minden irányban kisugárzik. Az egész égbolton szétszórva van. Akárhonnan is néz, a szórt kék fény egy része eléri a megfigyelőt. Mivel mindenhol kék fény látható a fejünk felett, az ég kéknek tűnik.

Ha a horizont felé nézel, az ég halványabb árnyalatú lesz. Ez annak a ténynek az eredménye, hogy a fény nagyobb távolságot tesz meg a légkörben a megfigyelőig. A szórt fényt ismét szétszórja a légkör, és kevesebb kék jut a megfigyelő szemébe. Ezért a horizont közelében lévő égbolt színe halványabbnak, vagy akár teljesen fehérnek tűnik.

Fekete ég és fehér nap

A Földről a Nap sárgának tűnik. Ha az űrben vagy a Holdon lennénk, a Nap fehérnek tűnne számunkra. Az űrben nincs olyan légkör, amely szórja a napfényt. A Földön a napfény rövid hullámhosszainak (kék és ibolya) egy részét szórással nyeli el. A spektrum többi része sárgának tűnik.

Ezenkívül az űrben az ég kék helyett sötétnek vagy feketének tűnik. Ez az atmoszféra hiányának az eredménye, ezért a fény semmilyen módon nem szóródik.

Miért piros a naplemente?

Ahogy a nap lemegy, a napfénynek nagyobb távolságot kell megtennie a légkörben, hogy elérje a megfigyelőt, így több napfény verődik vissza és szórja szét a légkört. Mivel kevesebb közvetlen fény éri a megfigyelőt, a Nap kevésbé tűnik fényesnek. A Nap színe is eltérőnek tűnik, a narancstól a vörösig terjed. Ez annak köszönhető, hogy még több rövid hullámhosszú szín, a kék és a zöld, szóródott. Az optikai spektrumnak csak a hosszú hullámhosszú összetevői maradnak meg, amelyek a megfigyelő szemébe jutnak.

A lenyugvó nap körüli égbolt különböző színekre festhető. Az égbolt akkor a legszebb, ha a levegőben sok apró por vagy víz található. Ezek a részecskék minden irányban visszaverik a fényt. Ebben az esetben a rövidebb fényhullámok szétszóródnak. A megfigyelő hosszabb hullámhosszú fénysugarakat lát, így az égbolt vörös, rózsaszín vagy narancssárga színűnek tűnik.

Bővebben a légkörről

Mi az atmoszféra?

A légkör a Földet körülvevő gázok és más anyagok keveréke, vékony, többnyire átlátszó héj formájában. A légkört a Föld gravitációja tartja a helyén. A légkör fő összetevői a nitrogén (78,09%), az oxigén (20,95%), az argon (0,93%) és a szén-dioxid (0,03%). A légkör kis mennyiségű vizet (különböző helyeken 0% és 4% között mozog), szilárd részecskéket, neon, hélium, metán, hidrogén, kripton, ózon és xenon gázokat is tartalmaz. A légkört vizsgáló tudományt meteorológiának nevezik.

A földi élet nem lenne lehetséges a légkör jelenléte nélkül, amely biztosítja a belélegzéshez szükséges oxigént. Ezenkívül a légkör egy másik fontos funkciót is ellát - kiegyenlíti a hőmérsékletet az egész bolygón. Ha nem lenne légkör, akkor a bolygón néhol rekkenő hőség, másutt rendkívül hideg is lehet, a hőmérsékleti tartomány az éjszakai -170 °C-tól a nappali +120 °C-ig terjedhet. A légkör a Nap és a világűr káros sugárzásától is megvéd bennünket, elnyeli és szétszórja azt.

A Földet elérő teljes napenergia körülbelül 30%-a a felhőkben és a földfelszínen visszaverődik az űrbe. A légkör a Nap sugárzásának körülbelül 19%-át nyeli el, és csak 51%-át nyeli el a Föld felszíne.

A levegőnek van súlya, bár nem vesszük észre, és nem érezzük a légoszlop nyomását. Tengerszinten ez a nyomás egy atmoszféra vagy 760 Hgmm (1013 millibar vagy 101,3 kPa). A magasság növekedésével a légköri nyomás gyorsan csökken. A nyomás 10-szeresére csökken minden 16 km magasságban. Ez azt jelenti, hogy 1 atmoszféra nyomáson a tengerszinten, 16 km magasságban a nyomás 0,1 atm, 32 km magasságban pedig 0,01 atm.

A légkör sűrűsége legalsó rétegeiben 1,2 kg/m 3 . Minden köbcentiméter levegő körülbelül 2,7 * 10 19 molekulát tartalmaz. A talajszinten minden molekula körülbelül 1600 km/h-val halad, miközben másodpercenként 5 milliárdszor ütközik más molekulákkal.

A levegő sűrűsége is gyorsan csökken a magassággal. 3 km magasságban a levegő sűrűsége 30%-kal csökken. A tengerszint közelében élő emberek átmeneti légzési problémákat tapasztalnak, ha erre a magasságra emelik őket. A legmagasabb tengerszint feletti magasság, ahol az emberek állandóan élnek, 4 km.

A légkör szerkezete

A légkör különböző rétegekből áll, ezekre a rétegekre való felosztásuk hőmérsékletük, molekulaösszetételük és elektromos tulajdonságaik szerint történik. Ezeknek a rétegeknek nincsenek kifejezett határai, szezonálisan változnak, ráadásul paramétereik is változnak a különböző szélességi fokokon.

Az atmoszféra rétegekre bontása molekulaösszetételüktől függően

Homoszféra

• Alsó 100 km, beleértve a troposzférát, a sztratoszférát és a mezopauzát.
• A légkör tömegének 99%-át teszi ki.
• A molekulákat nem választja el molekulatömeg.
• Az összetétel meglehetősen homogén, néhány kisebb helyi rendellenességet leszámítva. A homogenitást állandó keverés, turbulencia és turbulens diffúzió tartja fenn.
• A víz az egyike annak a két komponensnek, amelyek egyenetlenül oszlanak el. Amikor a vízgőz felemelkedik, lehűl és lecsapódik, majd csapadék - hó és eső - formájában visszatér a földre. Maga a sztratoszféra nagyon száraz.
• Az ózon egy másik molekula, amelynek eloszlása ​​egyenetlen. (A sztratoszféra ózonrétegéről lentebb olvashat.)

heteroszféra

• A homoszféra fölé nyúlik, magában foglalja a termoszférát és az exoszférát.
• Ennek a rétegnek a molekuláinak szétválasztása a molekulatömegükön alapul. A nehezebb molekulák, például a nitrogén és az oxigén a réteg alján koncentrálódnak. A könnyebbek, a hélium és a hidrogén dominálnak a heteroszféra felső részén.

A légkör szétválása rétegekre elektromos tulajdonságaik függvényében.

Semleges légkör

• 100 km alatt.

Ionoszféra

• Körülbelül 100 km felett.
• Elektromosan töltött részecskéket (ionokat) tartalmaz, amelyek ultraibolya fény elnyelésével keletkeznek
• Az ionizáció mértéke a magassággal változik.
• Különböző rétegek tükrözik a hosszú és rövid rádióhullámokat. Ez lehetővé teszi, hogy az egyenes vonalban terjedő rádiójelek a Föld gömbfelülete körül meghajlanak.
• Az aurorák ezekben a légköri rétegekben fordulnak elő.
• Magnetoszféra az ionoszféra felső része, körülbelül 70 000 km-ig terjed, ez a magasság a napszél intenzitásától függ. A magnetoszféra megvéd minket a napszél nagy energiájú töltésű részecskéitől azáltal, hogy a Föld mágneses mezőjében tartja őket.

Az atmoszféra rétegekre bontása hőmérsékletük függvényében

Felső szegély magassága troposzféraévszaktól és szélességtől függ. A földfelszíntől az Egyenlítőnél körülbelül 16 km-es magasságig, az Északi- és Déli-sarkon 9 km-es magasságig terjed.

• A "tropo" előtag változást jelent. A troposzféra paramétereinek változása az időjárási viszonyok miatt következik be - például a légköri frontok mozgása miatt.
• A magasság növekedésével a hőmérséklet csökken. A meleg levegő felemelkedik, majd lehűl, és visszaszáll a Földre. Ezt a folyamatot konvekciónak nevezik, légtömegek mozgásának eredményeként megy végbe. Ebben a rétegben a szelek főleg függőlegesen fújnak.
• Ez a réteg több molekulát tartalmaz, mint az összes többi réteg együttvéve.

Sztratoszféra- körülbelül 11 km magasságtól 50 km-ig terjed.

• Nagyon vékony légréteggel rendelkezik.
• A "strato" előtag rétegekre vagy rétegzésre utal.
• A Sztratoszféra alsó része meglehetősen nyugodt. A sugárhajtású repülőgépek gyakran repülnek a sztratoszféra alsó részén, hogy elkerüljék a troposzféra rossz időjárását.
• A sztratoszféra felső részén erős szelek fújnak, amelyeket nagy magasságban sugárzó sugárként ismerünk. Vízszintesen fújnak 480 km/h sebességig.
• A sztratoszférában található az "ózonréteg", amely körülbelül 12-50 km magasságban található (a szélességtől függően). Bár az ózon koncentrációja ebben a rétegben mindössze 8 ml/m 3 , nagyon hatékonyan nyeli el a nap káros ultraibolya sugarait, ezáltal védi a földi életet. Az ózonmolekula három oxigénatomból áll. Az általunk belélegzett oxigénmolekulák két oxigénatomot tartalmaznak.
• A sztratoszféra nagyon hideg, hőmérséklete alul -55°C körül van, és a magassággal nő. A hőmérséklet-emelkedés az ultraibolya sugarak oxigén és ózon általi elnyelésének köszönhető.

Mezoszféra- körülbelül 100 km magasságig terjed.

• A magasság növekedésével a hőmérséklet gyorsan emelkedik.

Termoszféra- körülbelül 400 km magasságig terjed.

• A magasság növekedésével a hőmérséklet gyorsan emelkedik a nagyon rövid hullámhosszú ultraibolya sugárzás elnyelése miatt.
• A meteorok vagy "hullócsillagok" a Föld felszíne felett körülbelül 110-130 km-es magasságban kezdenek kiégni.

Exoszféra- több száz kilométerre nyúlik túl a termoszférán, fokozatosan átjutva a világűrbe.

• A levegő sűrűsége itt olyan alacsony, hogy a hőmérséklet fogalmának használata értelmét veszti.
• A molekulák gyakran kirepülnek az űrbe, amikor egymással ütköznek.

Miért kék az ég színe?

A látható fény az energia egyik formája, amely képes áthaladni a térben. A napfény vagy az izzólámpa fehérnek tűnik, miközben a valóságban az összes szín keveréke. A fehér színt alkotó fő színek a piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és lila. Ezek a színek folyamatosan változnak egymásba, ezért az alapszíneken kívül rengeteg különféle árnyalat létezik. Mindezek a színek és árnyalatok az égbolton szivárvány formájában figyelhetők meg, amely magas páratartalmú területeken fordul elő.

Az egész égboltot betöltő levegő apró gázmolekulák és apró szilárd részecskék, például por keveréke.

Ahogy a napfény áthalad a levegőn, molekulákba és porba ütközik. Amikor a fény gázmolekulákkal ütközik, a fény különböző irányokba verődhet vissza. Egyes színek, például a vörös és a narancssárga, közvetlenül a levegőn áthaladva jutnak el a megfigyelőhöz. De a kék fény nagy része minden irányban visszaverődik a levegőmolekulákról. Ily módon a kék fény szétszóródik az égen, és kéknek tűnik.

Ha felnézünk, ennek a kék fénynek egy része az égbolt minden részéről eléri a szemünket. Mivel a kék mindenhol látható a fejünk felett, az ég kéknek tűnik.

A világűrben nincs levegő. Mivel nincsenek akadályok, amelyekről a fény visszaverődhetne, a fény közvetlenül terjed. A fénysugarak nem szóródnak szét, és az "ég" sötétnek és feketének tűnik.

Fénnyel végzett kísérletek

Az első kísérlet - a fény bomlása spektrummá

Ehhez a kísérlethez szüksége lesz:

• egy kis tükör, egy darab fehér papír vagy karton, víz;
• nagy sekély edény, például küvetta vagy tál, vagy műanyag fagylaltos doboz;
• napos idő és a napos oldalra néző ablak.

A kísérlet végrehajtása:

1. Töltsön meg egy küvettát vagy tálat 2/3-ig vízzel, és helyezze a padlóra vagy az asztalra úgy, hogy közvetlen napfény érje a vizet. A közvetlen napfény jelenléte elengedhetetlen a kísérlet megfelelő lefolytatásához.
2. Helyezzen egy tükröt a víz alá, hogy a nap sugarai ráesjenek. Tartson egy papírlapot a tükör fölé úgy, hogy a tükör által visszavert napsugarak a papírra essenek, szükség esetén állítsa be egymáshoz viszonyított helyzetét. Figyelje meg a színspektrumot a papíron.

Mi történik: A víz és a tükör prizmaként viselkedik, és a fényt színspektrumára osztja. Ez azért történik, mert az egyik közegből (levegő) a másikba (víz) áthaladó fénysugarak megváltoztatják sebességüket és irányukat. Ezt a jelenséget fénytörésnek nevezik. A különböző színek eltérően törnek meg, az ibolya sugarak erősebben lassulnak, és erősebben változtatják irányukat. A vörös sugarak lelassulnak és kisebb mértékben változtatják irányukat. A fényt alkotószínekre oszlik, és láthatjuk a spektrumot.

A második kísérlet - az égbolt modellezése egy üvegedényben

A kísérlethez szükséges anyagok:

• átlátszó magas üveg vagy átlátszó műanyag vagy üvegedény;
• víz, tej, teáskanál, zseblámpa;
• sötét szoba;

Kísérlet lefolytatása:

1. Töltsön meg egy poharat vagy üveget 2/3-ig vízzel, körülbelül 300-400 ml-rel.
2. Adjunk hozzá 0,5–1 evőkanál tejet a vízhez, rázzuk fel a keveréket.
3. Fogj egy poharat és egy zseblámpát, menj egy sötét szobába.
4. Tartson zseblámpát egy pohár víz fölé, és irányítsa a fénysugarat a víz felszínére, oldalról nézze meg az üveget. Ebben az esetben a víz kékes árnyalatú lesz. Most irányítsa a zseblámpát az üveg oldalára, és nézze meg a fénysugarat az üveg másik oldaláról, hogy a fény áthaladjon a vízen. Ez vöröses árnyalatot ad a víznek. Helyezzen zseblámpát az üveg alá, és irányítsa a fénysugarat felfelé, miközben felülről nézi a vizet. Ebben az esetben a víz közelében lévő vöröses árnyalat telítettebbnek tűnik.

Ebben a kísérletben az történik, hogy a vízben szuszpendált kis tejszemcsék ugyanúgy szórják a zseblámpából érkező fényt, mint a levegőben lévő részecskék és molekulák a napfényt. Ha az üveget felülről megvilágítják, a víz kékesnek tűnik, mivel a kék szín minden irányban szétszóródik. Ha közvetlenül a fénybe néz a vízen keresztül, a zseblámpa pirosnak tűnik, mivel a kék sugarak egy része a fényszóródás miatt eltűnt.

A harmadik kísérlet - színek keverése

Szükséged lesz:

• ceruza, olló, fehér karton vagy egy darab rajzpapír;
• színes ceruzák vagy filctoll, vonalzó;
• egy bögre vagy egy nagy csésze, amelynek átmérője a tetején 7-10 cm, vagy egy féknyereg.
• Papírpohár.

A kísérlet végrehajtása:

1. Ha nincs tolómérőd, akkor egy bögrével sablonként rajzolj egy kört egy kartonra, és vágd ki a kört. Vonalzó segítségével osszuk fel a kört 7 nagyjából egyenlő szektorra.
2. Színezd ki ezt a hét szektort a fő spektrum színeivel - piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és lila. Próbálja meg a lemezt a lehető legpontosabban és egyenletesebben festeni.
3. Csinálj egy lyukat a korong közepén, és helyezd a korongot a ceruzára.
4. Készítsen lyukat a papírpohár alján, a lyuk átmérője valamivel nagyobb legyen, mint a ceruza átmérője. Fordítsuk fejjel lefelé a csészét és helyezzünk bele egy ceruzát egy koronggal úgy, hogy a ceruza vezeték az asztalon feküdjön, állítsa be a korong helyzetét a ceruzán úgy, hogy a korong ne érjen hozzá a csésze aljához és felette legyen magassága 0,5...1,5 cm.
5. Gyorsan pörgesse meg a ceruzát, és nézze meg a forgó korongot, vegye figyelembe a színét. Ha szükséges, állítsa be a lemezt és a ceruzát úgy, hogy könnyen el tudjanak forgatni.

A látott jelenség magyarázata: a korongon lévő szektorokat festő színek a fehér fény színeinek fő összetevői. Amikor a lemez elég gyorsan forog, a színek összekeverednek, és a lemez fehérnek tűnik. Kísérletezzen más színkombinációkkal.

>> miért piros a nap

Miért válik vörösre a nap napnyugtakor?: egy csillag mozgásának diagramja a Föld égboltján, a bolygó légkörének jellemzői és a fénytörés, a spektrum vörös vége.

Miért piros a nap? Elképesztő kérdés. Hiszen megfigyelhettük, hogy napnyugtakor a Nap gyakran vörösre válik, véres árnyalatúvá színezve az eget. Hogyan történik ez és miért piros? A legegyszerűbb válasz az, hogy a fényt a légkörben lévő részecskék törik meg, és csak a spektrum vörös végét látjuk. A jobb megértéshez alapvető ismeretekkel kell rendelkeznie a fény levegőben való viselkedéséről, a légkör összetételéről, a fény színéről, a hullámhosszokról és a Rayleigh-szórásról.

A légkör az egyik fő tényező a naplemente színének meghatározásában. Alapvetően a Föld légköre gázokból áll, és más molekulák hozzáadásával. Ez minden irányban befolyásolja a láthatót, mivel a légkör teljesen körülveszi a Földet. A leggyakoribb gázok a nitrogén (78%) és az oxigén (21%). A megmaradt egy százalék nyomokban előforduló gázokból, például argonból és vízgőzből, valamint finomabb szilárd anyagokból, például porból, koromból és hamuból, pollenből és az óceánokból származó sóból áll. Eső után vagy az óceán közelében több víz lehet a légkörben. A vulkánok sok porszemcsét képesek a magasba juttatni a légkörbe. A szennyezés különféle gázokat, port és kormot okozhat.

Ezután meg kell nézni a fényhullámokat és a fény színét. A fény hullámokban terjedő energia. A fény vibráló elektromos és mágneses mezők hulláma, és az elektromágneses spektrum részének tekintendő. Az elektromágneses hullámok fénysebességgel (299,792 km/s) haladnak át az űrben. Az emissziós energia a hullámhossztól és a frekvenciától függ.

A hullám hossza a hullámok csúcsai közötti rés. A frekvencia a másodpercenként áthaladó hullámok száma. Minél hosszabb a fény hullámhossza, annál kisebb a frekvencia, és annál kevesebb energiát tartalmaz. A látható fény az elektromágneses spektrum azon része, amelyet láthatunk. A villanykörte fénye fehérnek tűnhet, azonban sok szín kombinációja. A szivárvány természetes prizmahatás. A spektrum hangjai kombinálódnak egymással, különböző hullámhosszúak, frekvenciájuk és energiájuk van. Az ibolya a legrövidebb hullámhosszúságú, vagyis ennek van a legjelentősebb frekvenciája és energiája. A vörösnek van a leghosszabb hullámhossza és a legalacsonyabb frekvenciája és energiája.

Ahhoz, hogy mindezt összekapcsoljuk, meg kell vizsgálnunk a fény működését bolygónk levegőjében. Az, hogy mi történik a fénnyel, a fény hullámhosszától és a részecskék méretétől függ. A porrészecskék és a vízcseppek jóval nagyobbak, mint a látható fény hullámhossza, ezért különböző irányokba verődik vissza. A visszavert fény fehérnek tűnik, mert még mindig ugyanazokat a színeket tartalmazza, de a gázmolekulák kisebbek, mint a látható fény hullámhossza. Amikor fény éri őket, másként viselkedik. Miután egy gázmolekula belép a fénybe, egy része elnyelhető. Később a molekula különböző irányokba bocsát ki fényt. A kibocsátott szín megegyezik a felszívódott színnel. A különböző színű fények eltérően hatnak. Minden szín elnyelhető, de a magasabb frekvenciák (kékek) gyakrabban nyelődnek el, mint az alacsonyabb frekvenciák (vörösek). Ezt a folyamatot Rayleigh-szórásnak nevezik.

Tehát a válasz a "Miért vörös a Nap?" következő: napnyugtakor a fénynek messzebbre kell haladnia a légkörben, mielőtt hozzád érne, így tükröződik és szóródik a legjobban, és a Nap kiemelkedik a homályból. A Nap színe narancssárgáról pirosra változik, mert több kék és zöld hullám van szétszórva, és csak a hosszú hullámok (narancssárga és piros) maradnak láthatóak.



Mindenki tudja, hogy attól függően, hogy melyik égi pontban figyeljük a Napot, a színe nagyon eltérő lehet.

Például a zenitben fehér, napnyugtakor piros, sőt néha bíborvörös. Valójában ez csak látszat – nem a világítótestünk színe változik, hanem az érzékelése emberi szem. Miért történik ez?

A napspektrum hét alapszín kombinációja – emlékezzünk a szivárványra és a híres mondásra a vadászról és a fácánról, amely meghatározza a színsort: piros, sárga, zöld és így tovább a liláig.

De a különféle típusú aeroszol-szuszpenziókkal (vízgőz, porszemcsék) teli atmoszférában minden szín másképp szóródik. Például az ibolya és a kék a legjobban szétszórt, a piros pedig rosszabb. Ezt a jelenséget a napfény szétszóródásának nevezik.

Ennek az az oka, hogy a szín valójában egy bizonyos hosszúságú elektromágneses hullám. Ennek megfelelően a különböző hullámok eltérő hullámhosszúak. A szem pedig a fényforrástól, vagyis a Naptól elválasztó légköri levegő vastagságától függően érzékeli őket.

A zenitben lévén fehérnek tűnik, mert a napsugarak derékszögben esnek a Föld felszínére (természetesen azt a helyet értjük a felszínen, ahol a megfigyelő tartózkodik), és a levegő vastagsága befolyásolja a fénytörést. a fény viszonylag kicsi. A fehér ember úgy tűnik, hogy az összes szín kombinációja egyszerre.

Az égbolt egyébként a fényszóródás miatt is kéknek tűnik: ugyanis a legrövidebb hullámhosszú kék, lila és kék színek sokkal gyorsabban szóródnak a légkörben, mint a spektrum többi része. Vagyis a vörös, sárga és egyéb hosszabb hullámhosszú sugarakon áthaladva a légköri víz- és porszemcsék kék sugarakat szórnak ki magukban, amelyek színt adnak az égboltnak.

Minél messzebbre halad a Nap a szokásos napi útján, és ereszkedik le a horizonthoz, annál vastagabb lesz az a légköri réteg, amelyen a napsugaraknak át kell haladniuk, és annál jobban szétszóródnak. A vörös a leginkább ellenálló a szórással szemben, mert ennek a leghosszabb a hullámhossza. Ezért csak őt észleli a szemlélő, aki a lenyugvó csillagra néz. A napspektrum fennmaradó színeit a légkörben lévő aeroszol szuszpenzió teljesen szétszórja és elnyeli.

Ennek eredményeként a spektrális sugarak szóródásának közvetlen függősége van a légköri levegő vastagságától és a benne lévő szuszpenzió sűrűségétől. Ennek élénk bizonyítéka a levegőnél sűrűbb anyagok, például a vulkáni por globális légkörbe történő kibocsátása.

Így tehát 1883 után, amikor a Krakatau vulkán híres kitörése történt, a bolygó legkülönfélébb helyein még sokáig lehetett látni rendkívüli fényű vörös naplementéket.