Zašto je nebo plavo, a zalazak sunca crven? Zašto je nebo plavo: kako objasniti djetetu i odrasloj osobi? Zašto je nebo plavo

Ukratko, onda ... "Sunčeva svjetlost, u interakciji s molekulama zraka, raspršuje se u različite boje. Od svih boja plava je najbolja za rasipanje. Ispostavilo se da on zapravo zauzima zračni prostor.

Sada pogledajmo pobliže

Samo djeca mogu postavljati tako jednostavna pitanja na koja odrasla osoba ne zna odgovoriti. Najčešće pitanje koje muči dječje glave je: "Zašto je nebo plavo?" Međutim, ne zna svaki roditelj ni za sebe pravi odgovor. Znanost fizika i znanstvenici koji na njega pokušavaju odgovoriti više od stotinu godina pomoći će da ga pronađu.

Lažna objašnjenja

Ljudi već stoljećima traže odgovor na ovo pitanje. Ljudi iz antike vjerovali su da je ova boja omiljena za Zeusa i Jupitera. Svojedobno su objašnjenja boje neba uzbuđivala velike umove poput Leonarda da Vincija i Newtona. Leonardo da Vinci je vjerovao da kada se spoje tama i svjetlost tvore svjetliju nijansu – plavu. Newton je povezao plavu boju s nakupljanjem velikog broja kapljica vode na nebu. Međutim, tek se u 19. stoljeću došlo do ispravnog zaključka.

Raspon

Da bi dijete razumjelo ispravno objašnjenje uz pomoć znanosti fizike, prvo mora shvatiti da su snop svjetlosti čestice koje lete velikom brzinom - segmenti elektromagnetskog vala. U struji svjetlosti, duge i kratke zrake se kreću zajedno, a ljudsko oko ih percipira zajedno kao bijelu svjetlost. Prodirući u atmosferu kroz najsitnije kapljice vode i prašine, raspršuju se u sve boje spektra (duga).

John William Rayleigh

Još 1871. godine britanski fizičar Lord Rayleigh uočio je ovisnost intenziteta raspršene svjetlosti o valnoj duljini. Raspršenje Sunčeve svjetlosti nepravilnostima u atmosferi objašnjava zašto je nebo plavo. Prema Rayleighovu zakonu, plave sunčeve zrake raspršuju se puno intenzivnije od narančastih i crvenih budući da imaju kraću valnu duljinu.

Zrak u blizini površine Zemlje i visoko na nebu sastoji se od molekula, zbog čega se sunčeva svjetlost raspršuje visoko u zraku. Do promatrača dopire sa svih strana, pa i s onih najudaljenijih. Spektar raspršene zračne svjetlosti znatno se razlikuje od izravne sunčeve svjetlosti. Energija prvog premještena je u žuto-zeleni dio, a drugog u plavi.

Što je više izravne sunčeve svjetlosti raspršeno, boja će izgledati hladnija. Najjače rasipanje, t.j. Najkraća valna duljina je za ljubičastu, a najduža valna duljina za crvenu. Stoga se tijekom zalaska sunca udaljeni dijelovi neba doimaju plavima, a oni najbliži ružičastima ili grimiznima.

Izlasci i zalasci sunca

Tijekom zalaska sunca i svitanja čovjek najčešće vidi ružičaste i narančaste nijanse na nebu. To je zato što sunčeva svjetlost putuje vrlo nisko do površine zemlje. Zbog toga je put koji svjetlost treba prijeći tijekom zalaska sunca i svitanja puno duži nego tijekom dana. Zbog činjenice da zrake putuju najdužim putem kroz atmosferu, većina plave svjetlosti se rasprši, pa se svjetlost Sunca i obližnjih oblaka čovjeku čini crvenkastom ili ružičastom.

> > Zašto je nebo plavo

Djeci će to biti zanimljivo znati zašto je nebo plavo s fotografijom: Zemljina atmosfera, utjecaj sastava, kretanje svjetlosti duž vala, refleksija, apsorpcija i raspršenje.

Razgovarajmo o tome zašto je nebo plavo na jeziku dostupnom djeci. Ove informacije će biti korisne djeci i njihovim roditeljima.

Kada djece pogledaj u nebo, vide beskrajno plavetnilo. Mnogi čak provedu cijeli dan na travi promatrajući oblake i boju neba. Vrijeme je objasniti djeci Zašto je nebo još uvijek plavo?

Dati kompletan objašnjenje za djecu, roditelji treba razmotriti razloge koji mogu dovesti do takve pojave. Ali može biti teško. U školičuli ste za postojanje atmosfere. To je mješavina molekula (raznih plinova) koja okružuje planet. Ovisno o lokaciji vaše zemlje i grada, u atmosferi može biti više vode (u blizini oceana) ili prašine (ako se u blizini nalazi vulkan ili pustinja).

Unaprijediti za malene potrebno objasniti koncept svjetlosnih valova. Svjetlost je energija koja se prenosi u valovima. Svaki tip definira vlastiti val, koji oscilira u magnetskim i energetskim poljima. Svjetlost se dijeli na vrlo mnogo vrsta, koje mogu imati veću (ili kraću) duljinu. djeca moramo zapamtiti da je svjetlost uključena u veliku skupinu - "elektromagnetska polja". Vidljivo (koje promatramo vlastitim očima) dio je toga. Sastoji se od čitavog toka boja, naime cijelog spektra duge: crvene, narančaste, žute, zelene, plave, indigo i ljubičaste.

Svjetlost putuje pravocrtno, što se naziva "brzina svjetlosti". Putuje sve dok ne naiđe na prepreku u obliku trunke prašine ili kapi vode. Tada sve ovisi o veličini valne duljine i objekta. Prašina i voda su duže od valne duljine, pa se svjetlost odbija – “refleksija”. Širi se u različitim smjerovima, ali ostaje bijela jer nastavlja sadržavati cijeli dugin spektar. Ali molekule plina su manje. Stoga je potrebno objasniti djeci da ta kolizija dovodi do različitih rezultata.

U ovom slučaju, svjetlost se ne reflektira, već apsorbira molekula. Zatim se napuni i počne zračiti dio boje. Iako sada još uvijek sadrži cijeli spektar, ističe jedan specifičan. Visoka frekvencija (plava) apsorbira se brže od niske frekvencije (crvena). Ovaj znanstveni proces otkrio je i opisao 1870-ih engleski fizičar Lord John Rayleigh. Zbog toga je pojava nazvana "Rayleighovo raspršenje".

To je razlog zašto se divimo plavom nebu. Kada svjetlost putuje kroz zrak, crveni ili žuti dio nije uključen. Ali plavo se upija i reflektira. To je posebno vidljivo kada se gleda horizont iz daljine. Plava boja tada izgleda svjetlije. Sada znate koje je boje nebo i kako izgleda.

Milijuni su pitanja na koja kao djeca ne dobivamo odgovor, a kad odrastemo jednostavno nam je neugodno postaviti. Jedan od ovih pitanja bez odgovora: "zašto je nebo plavo?" I sve bi bilo u redu, i bez ovog znanja možete živjeti, ali kada dijete počne postavljati takva škakljiva pitanja svojim roditeljima, oni se često srame i počnu mijenjati temu. Onda dijete odraste ne znajući odgovor, ima svoju djecu i sve se ponavlja. Prekinimo ovaj "začarani krug" i shvatimo razloge zašto je nebo plavo. Razmotrite problem sa svih mogućih gledišta.

Fenomen plavog neba u smislu fizike

Prijeđimo odmah na stvar, nebo je plavo jer zemljina atmosfera raspršuje sunčevu svjetlost. Sva istraživanja provedena u proteklih 200-300 godina svode se na ovo. Razmotrite nekoliko aksioma koji utječu na fenomen plavog neba:

1. Bijelo svjetlo sunca je kombinacija različitih tokova boja. Bijela boja "odvojeno" ne postoji. Kao što svi znaju, postoji samo 7 boja (crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, plava, ljubičasta), a ostale boje se dobivaju tek kada se kombiniraju. Bijela boja se dobiva spajanjem svih sedam boja. Vrijedno je uzeti u obzir da se radi upravo o bojama koje možemo razlikovati okom.
2. Atmosfera nije prazna, sastoji se od mnogo plinova: dušik (78%), kisik (21%), ugljični dioksid, voda u različitim stanjima (para, kristali leda). Oko nas ima i puno prašine, elemenata raznih metala. Svi oni iskrivljuju bijelu svjetlost sunca.
3. Zrak koji nas okružuje i koji udišemo zapravo je neproziran. U svakom slučaju, u velikim količinama. Ipak ne živimo u vakuumu.

Od ove tri činjenice poći ćemo dalje.

Priča

Još u 19. stoljeću, znanstvenik po imenu John Tyndall proveo je istraživanje koje je dokazalo da nebo vidimo plavo zbog čestica u atmosferi. U svom je laboratoriju umjetno stvorio maglu s česticama prašine i na nju usmjerio jarku bijelu zraku – boja magle promijenila se u plavkastu. 30 godina kasnije, 1899. godine, fizičar Rayleigh opovrgao je istraživanje svog prethodnika i objavio dokaze da nebo je plavo zbog molekula zraka i nema prašine u njemu. Ova pojava se zove difuzno zračenje neba Više o tome možete pročitati na Wikipediji.

Nebo izgleda plavo jer zrak raspršuje svjetlost kratke valne duljine više nego svjetlost duge valne duljine. Budući da plava svjetlost ima kraću valnu duljinu, na kraju vidljivog spektra, više se raspršuje u atmosferi nego crvena. (Izvor: Wikipedia)

Što je svjetlost? Svjetlost je tok fotona, neke možemo vidjeti očima, a neke ne. Tako, na primjer, vidimo standardni spektar boja, ali ultraljubičasti, koji također zrači sunce, ne. Kakvu ćemo boju na kraju vidjeti ovisi o "valnoj duljini" ovog toka. Ova valna duljina određuje koju ćete boju dobiti.

Tako. Utvrdili smo da nam sunce šalje kvante s valnom duljinom koja odgovara bijeloj, ali kako se ono pretvara u plavo dok prolazi kroz atmosferu? Uzmimo primjer duge. Duga - izravan je primjer loma svjetlosti i njezine podjele na spektar. Možete stvoriti vlastitu dugu pomoću staklene prizme kod kuće. Rastavljanje boje na spektar naziva se disperzija.

Dakle, naše nebo funkcionira kao prizma. Većina bijele svjetlosti mijenja svoju valnu duljinu dok prolazi kroz molekule plina u atmosferi. Kao rezultat toga, fotoni koji "napuštaju" molekule imaju drugu boju. Ova boja može biti ljubičasta, crvena ili plava i plava.

Zašto vidimo plavo, a ne crveno?

Koju ćemo boju na kraju vidjeti kada svjetlost putuje od Sunca do Zemlje ovisi o tome koji fotoni prevladavaju. Na primjer, kada svjetlost prolazi kroz atmosferu, broj kvanta plave boje je 8 puta veći od broja crvenih, a ljubičastih 16 puta! To je zbog vrlo različite valne duljine, pa se ljubičasta i plava jako raspršuju, a crvena i žuta puno gore. Prema ovoj teoriji, nebo bi trebalo biti ljubičasto, ali nije. To je zbog činjenice da je ljubičasta puno lošija percipirana od strane ljudskog oka, za razliku od plave. Iz tog razloga nebo je plavo.

Video o tome zašto je nebo plavo:

Zašto je nebo danju plavo, a zalazak sunca crven

Sve je, opet, povezano s disperzijom boje. Upadni kut sunčeve bijele svjetlosti postaje manji, a svjetlost prolazi kroz više molekula zraka, valna duljina svjetlosti se povećava. Ova količina je dovoljna da difundira u crveno.

Odgovor na pitanje zašto je nebo plavo za djecu

Ako vas dijete pita o plavom nebu, sigurno mu nećete govoriti o disperziji, spektrima i fotonima. Dovoljno je citirati iz dječje knjige "100 dječjih zašto" Tatiana Yatsenko:

Obično sunčeve zrake crtamo žutom bojom. Ali zapravo, svjetlost sunca je bijela i sastoji se od sedam boja. Ovo su dugine boje: crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo, ljubičasta. Ne prolaze sve boje kroz zrak, samo plava, indigo i ljubičasta. Boje nebo.

Bilo bi dovoljno. Na našoj web stranici možete preuzeti i prezentaciju na temu: “Zašto je nebo plavo” na linku: Možda vam dobro dođe u nastavi u školi.

Svi smo navikli na činjenicu da je boja neba varijabilna karakteristika. Magla, oblaci, doba dana - sve utječe na boju kupole iznad glave. Njegovo svakodnevno mijenjanje ne zaokuplja umove većine odraslih, što se ne može reći za djecu. Stalno se pitaju zašto je nebo plavo u smislu fizike ili što zalazak sunca postaje crven. Pokušajmo razumjeti ova ne najjednostavnija pitanja.

promjenjiv

Vrijedno je započeti s odgovorom na pitanje što je, zapravo, nebo. U starom svijetu se na njega stvarno gledalo kao na kupolu koja prekriva Zemlju. Danas, međutim, rijetko tko ne zna da, koliko god visoko se radoznali istraživač uzdigao, do ove kupole neće moći doći. Nebo nije stvar, već panorama koja se otvara promatranjem s površine planeta, nekakva pojava satkana od svjetlosti. Štoviše, ako promatrate s različitih točaka, može izgledati drugačije. Dakle, s onoga što se izdiglo iznad oblaka otvara se sasvim drugačiji pogled nego sa zemlje u ovo doba.

Vedro nebo je plavo, ali čim natrče oblaci, postaje sivo, olovno ili prljavo bijelo. Noćno nebo je crno, ponekad se na njemu vide crvenkasta područja. Ovo je odraz umjetne rasvjete grada. Razlog svim takvim promjenama je svjetlost i njezina interakcija sa zrakom i česticama raznih tvari u njemu.

Priroda boje

Da biste odgovorili na pitanje zašto je nebo plavo sa stajališta fizike, morate se sjetiti što je boja. Ovo je val određene duljine. Svjetlost koja dolazi od Sunca do Zemlje vidi se kao bijela. Još iz Newtonovih pokusa zna se što je snop od sedam zraka: crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo i ljubičasta. Boje se razlikuju po valnoj duljini. Crveno-narančasti spektar uključuje valove koji su najimpresivniji u ovom parametru. dijelove spektra karakterizira kratka valna duljina. Rastavljanje svjetlosti na spektar događa se njezinim sudarom s molekulama raznih tvari, pri čemu se neki od valova mogu apsorbirati, a neki raspršiti.

Ispitivanje uzroka

Mnogi znanstvenici pokušali su objasniti zašto je nebo plavo u smislu fizike. Svi su istraživači nastojali otkriti fenomen ili proces koji raspršuje svjetlost u atmosferi planeta na takav način da do nas dopire samo plavo. Prvi kandidati za ulogu takvih čestica bile su vode. Vjerovalo se da apsorbiraju crvenu svjetlost i propuštaju plavu svjetlost, te kao rezultat toga vidimo plavo nebo. Naknadni izračuni, međutim, pokazali su da količina ozona, ledenih kristala i molekula vodene pare koja se nalazi u atmosferi nije dovoljna da nebu da plavu boju.

Razlog zagađenja

U sljedećoj fazi istraživanja, John Tyndall sugerirao je da ulogu željenih čestica igra prašina. Plava svjetlost ima najveću otpornost na raspršivanje, te stoga može proći kroz sve slojeve prašine i drugih lebdećih čestica. Tyndall je proveo eksperiment koji je potvrdio njegovu pretpostavku. Napravio je model smoga u laboratoriju i osvijetlio ga jarko bijelom svjetlošću. Smog je poprimio plavu nijansu. Znanstvenik je iz svoje studije iznio nedvosmislen zaključak: boju neba određuju čestice prašine, odnosno, ako je zrak na Zemlji bio čist, onda bi nad glavama ljudi sjalo ne plavo, već bijelo nebo.

Gospodinova radna soba

Konačnu točku na pitanje zašto je nebo plavo (sa stajališta fizike) stavio je engleski znanstvenik Lord D. Rayleigh. Dokazao je da nisu prašina ili smog ono što prostor iznad naših glava boji u nama poznatu nijansu. U samom je zraku. Molekule plina apsorbiraju najveće, a prvenstveno najdulje, valne duljine ekvivalentne crvenoj. Plava se raspršuje. Upravo to danas objašnjava koju boju nebo vidimo za vedrog vremena.

Pažljivi će primijetiti da bi, slijedeći logiku znanstvenika, kupola iznad glave trebala biti ljubičasta jer upravo ta boja ima najkraću valnu duljinu u vidljivom području. Međutim, to nije pogreška: udio ljubičaste u spektru mnogo je manji od plave, a ljudsko oko je osjetljivije na potonju. Zapravo, plava boja koju vidimo rezultat je miješanja plave s ljubičastom i nekim drugim bojama.

zalasci sunca i oblaci

Svi znaju da u različito doba dana možete vidjeti različite boje neba. Fotografije najljepših zalazaka sunca iznad mora ili jezera odlična su ilustracija za to. Sve vrste nijansi crvene i žute u kombinaciji s plavom i tamnoplavom čine takav spektakl nezaboravnim. I to se objašnjava istim raspršenjem svjetlosti. Činjenica je da tijekom zalaska sunca i svitanja sunčeve zrake moraju prevladati puno duži put kroz atmosferu nego na vrhuncu dana. U ovom slučaju, svjetlost plavo-zelenog dijela spektra se raspršuje u različitim smjerovima, a oblaci koji se nalaze blizu linije horizonta postaju obojeni u nijanse crvene.

Kada oblaci prekriju nebo, slika se potpuno mijenja. ne mogu savladati gusti sloj, a većina ih jednostavno ne dosegne tlo. Zrake koje su uspjele proći kroz oblake susreću se s vodenim kapima kiše i oblaka, koji opet iskrivljuju svjetlost. Kao rezultat svih ovih transformacija, bijela svjetlost dopire do zemlje ako su oblaci male veličine, a siva kada impresivni oblaci prekrivaju nebo, apsorbirajući dio zraka po drugi put.

Druga neba

Zanimljivo, na drugim planetima Sunčevog sustava, kada se gleda s površine, možete vidjeti nebo, vrlo različito od zemlje. Na svemirskim objektima lišenim atmosfere, sunčeve zrake slobodno dopiru do površine. Zbog toga je nebo ovdje crno, bez ikakve nijanse. Takva se slika može vidjeti na Mjesecu, Merkuru i Plutonu.

Marsovo nebo ima crveno-narančastu nijansu. Razlog za to leži u prašini koja je zasićena atmosferom planeta. Obojana je različitim nijansama crvene i narančaste. Kad Sunce izađe iznad horizonta, marsovsko nebo postaje ružičasto-crveno, dok dio koji neposredno okružuje disk zvijezde izgleda plavo ili čak ljubičasto.

Nebo iznad Saturna je iste boje kao na Zemlji. Akvamarinsko nebo proteže se iznad Urana. Razlog leži u metanskoj izmaglici koja se nalazi u gornjim planetima.

Venera je od očiju istraživača skrivena gustim slojem oblaka. Ne dopušta da zrake plavo-zelenog spektra dopru do površine planeta, pa je nebo ovdje žuto-narančasto sa sivom prugom duž horizonta.

Proučavanje dnevnog prostora iznad glave ne otkriva ništa manje čuda od proučavanja zvjezdanog neba. Razumijevanje procesa koji se odvijaju u oblacima i iza njih pomaže razumjeti razloge stvari koje su prosječnoj osobi prilično poznate, a koje, međutim, ne može svatko odmah objasniti.

Vjerojatno se svatko barem jednom u životu susreo s ovim jednostavnim pitanjem: Zašto je vedro nebo bez oblaka plavo ili plavo? Očito zbog zraka koji udišemo, zbog Zemljine atmosfere! Vjerojatno je naš zrak "plav" ili tako nešto. Čini se samo prozirnim, a na velikim udaljenostima, zrakoplovi, planine, brodovi izgledaju kao da su u plavičastoj izmaglici ... Takvo razmišljanje ne uklanja glavno pitanje: zašto je nebo plavo? Zrak nije obojen u plavo!

Jednostavan i kratak odgovor je: nebo je plavo jer molekule zraka više raspršuju plavu boju sunca nego crvenu.

Budući da zrak raspršuje plavu svjetlost, nebo se čini plavo, a samo Sunce žuto. Štoviše, pri zalasku sunca, kada sunčeva svjetlost prolazi kroz veliku debljinu atmosfere, mi vidimo Crveno sunce i zora, obojena žuto-crvenim bojama. Sve je to moguće samo zato što plavu svjetlost na putu do nas raspršuje atmosfera.

Ali odakle je došlo plavo svjetlo? Za početak, bijela svjetlost Sunca je mješavina svih duginih boja, od ljubičaste do crvene. Stani, kažeš Je li sunčeva svjetlost bijela? Da, . Druga točka: sada govorimo o svjetlo a ne o boja. Ako pomiješamo boje različitih boja, tada, naravno, dobivamo nešto gotovo crno.

Boja svjetlosti nije boja bilo kojeg predmeta. Ako pomiješamo crvenu, žutu, narančastu, zelenu, cijan, indigo i ljubičastu svjetlost u približno jednakim količinama, dobit ćemo bijelu svjetlost. Isaac Newton je bio prvi koji je to pokazao, koristeći prizmu za razdvajanje različitih boja i formiranje spektra.

Znanstvenici su otkrili da je raznobojna svjetlost samo svjetlost različitih valnih duljina. Vidljivi dio spektra kreće se od crvene svjetlosti na oko 720 nm do ljubičaste na oko 380 nm, s narančastom, žutom, zelenom, cijan i indigo bojom između. Tri različite vrste receptora za boje u ljudskoj mrežnici najsnažnije reagiraju na valne duljine crvene, zelene i plave, što nam daje svu raznolikost boja.

Da, pa što fizika kaže o tome zašto je nebo plavo?

Učinjeni su prvi koraci prema ispravnom objašnjenju boje neba John Tyndall godine 1859. Otkrio je neobičan učinak: ako se svjetlost propusti kroz prozirnu tekućinu u kojoj su suspendirane male čestice, tada će te čestice raspršiti plavu svjetlost jače od crvene svjetlosti.

To se lako može pokazati. Uzmite čašu vode i u nju umiješajte nekoliko kapi mlijeka, malo brašna ili sapuna, tako da se voda u čaši zamuti. Zatim provucite svjetiljku kroz staklo. Vidjet ćete da je svjetlo unutar stakla postalo plavkasto. Naprotiv, svjetlo koje je iz stakla ušlo u vaše oči postalo je plavkasto, odnosno skrenulo se i raspršilo u otopini!

Ali najzanimljivije je to svjetlost na izlazu iz stakla, izgubivši dio plave komponente, više neće biti bijela, već žućkasta! Ako uzmemo dovoljno širok kontejner, tada će svjetlost, nakon što se mnogo puta raspršila po cesti, konačno izgubiti plavu komponentu i iz kontejnera više neće izlaziti žuta, već crvena.

Tyndallov efekt odnosi se na raspršenje svjetlosti u mutnim tekućinama. Čestice u takvoj tekućini moraju imati posebnu strukturu površine - brazde, rešetke, pore, kutove, čija je veličina usporediva s valnom duljinom svjetlosti.

Zahvaljujući Tyndallovom efektu postoje prekrasni plavi safirinidi. Ove sićušne, kao da svijetle iznutra, životinje ponekad postaju potpuno nevidljive promatraču (raspršenje svjetlosti ide u ultraljubičasto područje) ...

Tyndallov efekt također je odgovoran za plave oči kod ljudi!

Da, nije plavi pigment taj koji stvara plave oči - jednostavno ga nema - ali melanin, koji na odgovarajući način raspršuje svjetlost!

Nekoliko godina kasnije, Tyndallov efekt je detaljno proučavao Lord Rayleigh. Od tada se naziva raspršenje svjetlosti na vrlo malim česticama Rayleighovo raspršenje. Rayleigh je pokazao da je količina raspršene svjetlosti obrnuto proporcionalna četvrtoj potenciji valne duljine za dovoljno male čestice. Slijedi da se plava svjetlost raspršuje takvim česticama više od crvene svjetlosti, oko 10 puta: (700 nm/400 nm) 4 = 10

Prašina ili molekule?

Sve je ovo lijepo, ali naše je nebo ispunjeno zrakom, a ne tekućinom, i nema komadića sapuna ili mlijeka koji lebde nebom ... Kakve čestice raspršuju svjetlost u zraku? Tyndall i Rayleigh vjerovali su da plava boja neba mora biti posljedica malih čestica prašine i kapljica vodene pare, koje su suspendirane u atmosferi na isti način kao što su čestice mlijeka suspendirane u vodi.

To je pogrešno mišljenje, iako i danas neki kažu da boju neba određuju para i prašina. Kad bi to bio slučaj, onda bi se boja neba mnogo više mijenjala ovisno o vlazi ili magli nego što se zapravo mijenja. Stoga su znanstvenici pretpostavili (točno!) da su molekule kisika i dušika dovoljne da objasne raspršenje. To je sam zrak, odnosno njegove molekule raspršuju svjetlost!

Plavo nebo i oblaci na njemu. Zrak raspršuje svjetlost prema Rayleighovu raspršenju, a veće čestice oblaka prema Mieovom raspršenju. Fotografija: Andrei Azanfirei/Flickr.com

Pitanje je konačno riješio Albert Einstein 1911., koji je izračunao detaljnu formulu za raspršenje svjetlosti kao funkciju molekula, a daljnji pokusi briljantno su potvrdili njegove izračune. Priča se da je Einstein čak mogao koristiti svoje izračune kao dodatnu provjeru Avogadrova broja!

Zašto je nebo plavo, a ne ljubičasto?

Usput, ako se plava svjetlost raspršuje 10 puta više od crvene, onda bi se čak i kraći ljubičasti valovi trebali raspršiti više od plave! Postavlja se pitanje: zašto nebo ne izgleda ljubičasto?

Prvo, spektar emisije sunčeve svjetlosti nije isti na svim valnim duljinama – maksimum energije u spektru Sunca pada na zelenu svjetlost. Drugo, ljubičasto svjetlo kratke valne duljine aktivno se apsorbira u gornjoj atmosferi (kao i ultraljubičasto!), tako da manje ljubičaste nego plave dopire do površine Zemlje.

Konačno, treći razlog su naše oči manje osjetljiva na ljubičasto svjetlo od plave.

Krivulje osjetljivosti za tri vrste čunjića u ljudskom oku.

U mrežnici imamo tri vrste receptora za boju ili čunjića. Nazivaju se crvenim, plavim i zelenim jer najjače reagiraju na svjetlost tih valnih duljina. Ali zapravo, oni su u stanju uhvatiti svjetlost drugih valnih duljina, pokrivajući cijeli spektar.

Kada gledamo u nebo, crveni čunjići reagiraju na malu količinu raspršene crvene svjetlosti, ali također - manje jako - na narančaste i žute valne duljine. Zeleni čunjići reagiraju na žute i jače raspršene zelene i zeleno-plave valove. Konačno, plave čunjeve stimuliraju boje na plavim valnim duljinama, koje se vrlo snažno raspršuju. Da u spektru nema plave i ljubičaste, nebo bi izgledalo plavo s blagom zelenkastom nijansom. Ali najsnažnije raspršene valne duljine plave i ljubičaste lagano stimuliraju i crvene čunjeve, tako da te boje izgledaju plave s dodanom crvenom nijansom. Ukupni učinak je taj kada gledamo u nebo, crveni i zeleni čunjići stimuliraju se otprilike jednako, a plavi se jače stimuliraju. Ova kombinacija na kraju tvori plavo ili plavo nebo.

prekrasni zalasci sunca

Što može biti ljepše od tihih zalazaka sunca na morskoj obali ili u stepi? Kada je zrak čist i proziran, zalazak sunca bit će žut, baš poput zrake svjetiljke koja prelazi čašu otopine sapuna: dio plave svjetlosti će se raspršiti i ukupna boja Sunca pomaknut će se na crveni kraj spektra.

Zalasci sunca mogu biti vrlo raznoliki u boji ovisno o stanju atmosfere. Fotografija: Alex Derr

Druga stvar je ako je zrak onečišćen malim česticama - izgaranjem, prašinom, smogom. U ovom će slučaju zalazak sunca biti narančast, pa čak i crven. Zalasci sunca nad morem također mogu biti narančasti zbog čestica soli lebdećih u zraku, koje mogu stvoriti Tyndallov efekt. Nebo oko sunca vidi se crveno, kao i svjetlost koja dolazi izravno od sunca. To je zato što se sva svjetlost relativno dobro raspršuje pod malim kutovima, ali je vjerojatnije da će se plava svjetlost dvaput ili više raspršiti na većim udaljenostima, ostavljajući žutu, crvenu i narančastu.

Oblaci, plavi mjesec i plava izmaglica

Oblaci i prašnjava izmaglica izgledaju bijeli jer se sastoje od čestica svjetlosti dužih valnih duljina. Takve će čestice jednako raspršiti sve valne duljine (Miejevo raspršenje).

Ali ponekad u zraku mogu biti puno manje čestice. Neka su planinska područja poznata po plavoj izmaglici. Aerosoli terpena iz vegetacije reagiraju s ozonom u atmosferi i stvaraju male čestice promjera oko 200 nm, koje su izvrsne u raspršivanju plave svjetlosti.

Plava izmaglica iznad Boke Kotorske u Crnoj Gori. Fotografija: Rocher/Flickr.com

Šumski požar ili vulkanska erupcija ponekad mogu ispuniti atmosferu malim česticama promjera 500-800 nm, što je prikladna veličina za raspršivanje crvene svjetlosti. To je suprotno od normalnog Tyndallovog efekta i može uzrokovati da Mjesec izgleda plavo jer je crveno svjetlo s Mjeseca raspršeno ovim česticama. stvaran plavi mjesec- vrlo rijetka pojava!

Zašto je nebo Marsa crveno?

Tako smo stigli do Marsa, nebo na kojem je, sudeći prema slikama rovera i spuštajućih vozila, čas crveno, čas pješčano-žuto, čas sivkasto-plavo... Kakvo je zapravo?

Prema fizici, Marsovo nebo bi trebalo biti plavo. To i postoji plavo, ali samo kada je atmosfera na Crvenom planetu mirna. Međutim, na Marsu, kao što znate, često pušu vjetrovi. Unatoč činjenici da je atmosfera planeta izuzetno rijetka, vjetrovi su sposobni podići milijune tona pijeska i prašine, stvarajući prave pješčane oluje. Neke oluje mogu sakriti gotovo cijelu površinu Marsa!

Nakon takvih oluja, čestice prašine bogate željezom ostaju dugo lebdjeti u zraku. Boja ove prašine je crvena (ovo je hrđa), pa je nebo na Marsu obojeno u žućkasto-narančastu boju.

refleksijske maglice

Na kraju, pogledajmo daleko u svemir, tamo gdje se sada rađaju zvijezde.

Kompleks maglica rho Ophiuchus. Fotografija: Jim Misti/Steve Mazlin/Robert Gendler

Ovdje je cijeli kompleks kozmičkih oblaka plina i prašine, koji se nalazi na granici zviježđa Zmijonosca i Škorpiona. Obratite pozornost: dio oblaka svijetli crvenkastim sjajem, drugi dio, naprotiv, upija svjetlost i nalikuje crnim padinama. Konačno, treći dio ima plavkastu boju.

Sve tri vrste oblaka sastoje se uglavnom od vodika s malom primjesom prašine i molekula. Zašto izgledaju drugačije? Sve je u njihovoj temperaturi. Zagrijani svjetlošću zvijezda uronjenih u njih, sami oblaci počinju svijetliti. Crveni sjaj je emisija vodika. S druge strane, vrlo hladni oblaci upijaju svjetlost i stoga su za nas neprozirni. Konačno, oblaci koji su hladni, ali smješteni blizu svijetlih zvijezda, izgledaju plavkasto. Oni reflektiraju svjetlost zvijezda, raspršujući je na isti način kao i Zemljina atmosfera!

Broj pregleda: 5 604