Najznatiželjnijima želimo dobrodošlicu na stranice naše web stranice! Danas ćemo se dotaknuti pitanja koje često zabrinjava znatiželjne umove (osobito djecu), ali ne pronalaze svi priliku da to shvate. Zašto je nebo još uvijek plavo?, jer zrak je zapravo proziran. Pokušat ćemo ukratko odgovoriti.

Što će Wikipedia reći?

Ako nešto ne znamo, uvijek možemo naći odgovor na Wikipediji. Pa pogledajmo tamo i vidimo što nam ovaj izvor govori.

Zapravo, ovdje je poveznica na potreban materijal.

Dobro rečeno na Wikipediji! Istina, nekako nije baš jasno. Jedino što se može razabrati jest činjenica da sunčeve zrake dopiru do naše atmosfere, nešto se s njima događa i mi vidimo plavo nebo. Ne, to neće uspjeti, pokušajmo razumjeti detaljnije i na razumljivijem jeziku zašto je nebo plavo.

Zapravo, razlog za to je takav koncept kao " raspršenje svjetlosti»!

Raspršenje svjetlosti

Dakle, Sunce emitira zrake koje su bijele. Bijela, kao što znate, uključuje sve nama vidljive boje spektra. Dokaz za to - duga. To se događa jer se sunčeva svjetlost koja udara u kapljice vode lomi i razbija u različite boje. Također vidimo plavo nebo za nešto slično.

Moglo bi vas zanimati:

Činjenica je da u zraku postoji mnogo molekula plina koje raspršuju sunčevu svjetlost. Čestice svjetlosti lete u različite strane, stoga je plava boja neba vidljiva i zemljanima i astronautima s ISS-a u obliku plave aureole. Ali zašto plava, jer postoji najmanje sedam boja u spektru, kako kažu: “Svaki lovac želi znati gdje fazan sjedi!”

Zanimljiva činjenica!Čovjek dnevno udahne oko 20 kg zraka. Ovaj volumen dobivamo 22 000 udisaja dnevno.

Zašto je nebo plavo?

Svaka boja ima svoju valna duljina. Na sljedećoj slici možete vidjeti kako ovaj pokazatelj varira.

Ljubičasta se previše raspršuje, a boje od zelene do crvene, naprotiv, ne raspršuju se jako intenzivno. Tako ispada da su plave i plave čestice zlatna sredina. Ljubičastu, unatoč činjenici da se raspršuje bolje od plave, ne primjećujemo zbog naše percepcije: uz istu svjetlinu, plavo naše oko percipira mnogo bolje od svog brata.

Evo dobrog videa na ovu temu, koji nam je pomogao razumjeti ovo pitanje:

Sažmimo

1. Sunčeva svjetlost, u interakciji s molekulama zraka, raspršuje se u različite boje.
2. Od svih boja plava je boja koja je najsklonija rasipanju.
3. Ispostavilo se da zapravo zauzima zračni prostor.

Naravno, navedeni podaci su prilično pretjerani i na mnoge treba obratiti pozornost znanstvene činjenice i koncepte, ali je više-manje jasno, zašto je nebo plavo.

Ispostavilo se da vrlo malo ljudi zna odgovor na ovo pitanje koje naizgled uvijek “visi u zraku”. Djeca često pitaju o tome, ali odrasli nisu spremni dati objašnjenje. Mnogi vjeruju da je ovo pitanje jedno u nizu onih na koje uopće ne možemo odgovoriti, poput “gdje je kraj svemira”. Ima ljudi koji vjeruju da je to boja mješavine dušika i kisika, kada tih plinova ima mnogo i obasjani su Suncem. Ima onih koji boju neba povezuju s lomom svjetlosti u slojevima atmosfere. Oni koji su bili odlikaši u školi reći će da zrak raspršuje plavu boju intenzivnije od svih ostalih boja spektra prema Rayleighovu zakonu, često ne shvaćajući bit tog raspršivanja. Inače, pitanje boje neba fizičari su riješili tek u dvadesetom stoljeću. Stoga se ne trebamo posebno sramiti.

I iako ovo pitanje nije izravno povezano s temperaturom, pokušajmo to shvatiti. Nećemo kopati duboko u fiziku, ali ćemo se prisjetiti osnovnih principa o svjetlu i zraku.

Sunčeva svjetlost je mješavina zračenja svih duginih boja, tj. elektromagnetski valovi s takvim frekvencijama vibracija da mogu utjecati na mrežnicu ljudskog oka. Ljubičasta boja odgovara valnoj duljini zračenja od 380 nm, crvena - 720 nm. Mrežnica sadrži čunjiće koji su odgovorni za percepciju boja. Postoje tri vrste čunjića: plavi (odgovorni za područje visokih frekvencija), zeleni (odgovorni za srednje frekvencije) i crveni (za niske frekvencije). Rasponi osjetljivosti čunjića preklapaju se, ali maksimum se javlja za određenu boju.

Molekule zraka u svom normalnom stanju nemaju naboj, neutralne su. Međutim, oni se sastoje od nabijenih čestica - elektrona i jezgri. pod utjecajem električno polje jezgre se pomiču u jednom smjeru, elektroni u drugom, a dipol u svom elektromagnetsko polje. Ako dipol uđe u izmjenično elektromagnetsko polje, počinje oscilirati, odnosno pozitivni i negativni naboj se pomiču naprijed-natrag i sam dipol počinje emitirati elektromagnetski val. U našem slučaju, elektromagnetski val sunčeve svjetlosti uzrokuje pretvaranje molekula zraka u zračenje Elektromagnetski valovi dipola. Štoviše, upute za proučavanje dipola mogu biti svakakve. Prema zakonu održanja energije, svjetlosni val gubi intenzitet u svom izvornom smjeru. Ovo je glavni mehanizam raspršenja svjetlosti u zraku. Bilo bi točnije govoriti čak ni o raspršenju, već o sjaju molekula zraka pod utjecajem svjetlosti. Gledamo kroz atmosferu i zapravo vidimo svjetlost sunca i svjetlost koju emitiraju molekule u našoj atmosferi. Zašto nije bijelo, nego plavo?

Činjenica je da je intenzitet dipolnog zračenja proporcionalan četvrtoj potenciji frekvencije zračenja. Valove s maksimalnom frekvencijom i energijom koja odgovara plavoj svjetlosti najintenzivnije emitiraju dipoli. Valovi crvene svjetlosti manje stupaju u interakciju s molekulama zraka. Oni. Kada prolazi kroz atmosferu, bijela svjetlost se filtrira kroz spektar. Molekule zraka emitiraju uglavnom plavu svjetlost, odnosno svjetlost koja mnogo jače pobuđuje plave i zelene čunjiće mrežnice nego crvene čunjiće.

John Tyndall prvi je napravio korak prema ispravnom objašnjenju boje neba 1865. godine. Otkrio je da kada svjetlosne zrake prolaze kroz medij u kojem su suspendirane male čestice nečistoća, plava boja se raspršuje intenzivnije od crvene . Kao rezultat toga, vidimo da je propuštena svjetlost obojena u plavu nijansu. To se može uočiti gledanjem sa strane na zraku svjetlosti koja prolazi kroz vodu blago zamućenu mlijekom. Ako ne gledate sa strane, već u smjeru snopa, svjetlost poprima crvenkastu nijansu, jer plava komponenta se raspršila.

Nekoliko godina kasnije, britanski znanstvenik Lord Rayleigh je detaljnije proučavao ovaj efekt. Pokazao je da je intenzitet raspršenja svjetlosti na vrlo malim česticama obrnuto proporcionalan četvrtoj potenciji valne duljine zračenja. Iz ovoga je slijedilo da se plava svjetlost raspršuje 10 puta intenzivnije od crvene.

Tindal i Rayleigh smatrali su da je plavetnilo neba posljedica prisutnosti malih čestica prašine i vodene pare u atmosferi. Znanstvenici su kasnije shvatili da bismo, da je to istina, vidjeli znatno više varijacija u boji neba s promjenama vlažnosti, magle i onečišćenja zraka nego što ih trenutno vidimo. Problem je riješio Einstein, koji je 1911. godine izveo formulu koja opisuje raspršenje svjetlosti na molekulama. Formula je potvrdila sve prethodne eksperimente. Dokazano je da nisu prašina i para, već upravo molekule zraka te koje raspršuju svjetlost, jer (kao što je gore navedeno) elektromagnetsko polje svjetlosti inicira električne dipolne momente u molekulama.

Zašto nebo nije ljubičasto, nego plavo? Uostalom, ljubičasti valovi su kraći od plavih. Prvi razlog je neujednačen spektar sunčevog zračenja. Tamo je manje ljubičaste. Osim toga, ljubičaste zrake su raspršene čak iu većini gornje slojeve atmosfera. Drugi razlog je taj što je osjetljivost naših čunjića na ljubičastu niža nego na plavu. Treći razlog je taj što plavo svjetlo iritira ne samo plave čunjiće u mrežnici, već i blago crvene i zelene. Stoga boja neba nije blijeda, već bogato plava, pogotovo kada je zrak čist.

Boja zalaska sunca također se objašnjava raspršivanjem svjetlosti molekulama zraka. Prešavši dug put od Sunca tangencijalno do Zemlje, zraka gubi sve svoje plave nijanse. Do oka dopiru samo žuti i crveni tonovi. U blizini mora, zalazak sunca može biti čak i narančast, zahvaljujući česticama soli u zraku koje su odgovorne za Tindalovo raspršivanje.

Imajte na umu da je sastav atmosfere, tj. prisutnosti dušika i kisika, boja neba je praktički neovisna. Ako planet ima prozirnu atmosferu dovoljne debljine i gustoće, osvijetljenu svjetiljkom čiji je spektar bijel, poput Sunca, tada će nebo tamo biti plavo.

Kako onda možemo objasniti da fotografije iz svemirska letjelica tko je sletio na Mars kaže da je tamo nebo rozo i crveno? To je zato što je atmosfera Marsa vrlo tanka i zagađena prašinom. Raspršenje sunčeve svjetlosti ne događa se na molekulama, već uglavnom na suspendiranim nečistoćama prašine. Mnoge čestice prašine veće su od valne duljine svjetlosti i izgrađene su od željeznog oksida koji je crvene boje.

Sada znate da odgovor na pitanje "zašto je nebo plavo" nije baš jednostavan. Razumijemo, ali što da kažemo djeci? Vjerojatno se naša prekrasna atmosfera sastoji od zraka koji svijetli plavo kad ga Sunce grije. Jer plava je najmoćnija od svih duginih boja.

Bez obzira na znanstveni napredak i slobodan pristup mnogim izvorima informacija, rijetko tko može točno odgovoriti na pitanje zašto je nebo plavo.

Zašto je nebo plavo ili plavo tijekom dana?

Bijelo svjetlo - ono što Sunce emitira - sastoji se od sedam dijelova spektra boja: crvene, narančaste, žute, zelene, plave, indigo i ljubičaste. Mala pjesmica poznata iz škole - "Svaki lovac želi znati gdje sjedi fazan" - precizno određuje boje ovog spektra početnim slovima svake riječi. Svaka boja ima svoju valnu duljinu svjetlosti: crvena ima najdužu, a crvena najkraću. ljubičasta.

Nama poznato nebo (atmosfera) sastoji se od čvrstih mikročestica, sitnih kapljica vode i molekula plina. Dugo vremena postoji nekoliko pogrešnih pretpostavki koje pokušavaju objasniti zašto je nebo plavo:

• atmosfera, koja se sastoji od sitnih čestica vode i molekula raznih plinova, dobro propušta zrake plavog spektra i ne dopušta da zrake crvenog spektra dotaknu Zemlju;
• Male čvrste čestice - poput prašine - lebdeće u zraku najmanje raspršuju plave i ljubičaste valne duljine i zbog toga uspijevaju doći do površine Zemlje, za razliku od ostalih boja spektra.

Ove su hipoteze podržali mnogi poznati znanstvenici, no istraživanje engleskog fizičara Johna Rayleigha pokazalo je da čvrste čestice nisu glavni uzrok raspršenja svjetlosti. Molekule plinova u atmosferi razdvajaju svjetlost na komponente boje. Bijela sunčeva zraka, sudarajući se s česticom plina na nebu, raspršuje se (raspršuje) u različitim smjerovima.

Kada se sudari s molekulom plina, svaka od sedam komponenti boje bijele svjetlosti se raspršuje. Istovremeno, svjetlost s dužim valovima (crvena komponenta spektra, koja također uključuje narančastu i žutu) slabije se raspršuje od svjetlosti s kratkim valovima (plava komponenta spektra). Zbog toga nakon raspršivanja u zraku ostaje osam puta više boja plavog spektra nego crvenih.

Iako ljubičasta ima najkraću valnu duljinu, nebo se ipak čini plavo zbog mješavine ljubičastih i zelenih valova. Osim toga, naše oči bolje percipiraju plavu boju nego ljubičastu, s obzirom na istu svjetlinu obje. Upravo te činjenice određuju shemu boja neba: atmosfera je doslovno ispunjena zrakama plavo-plave boje.

Zašto je onda zalazak sunca crven?

Međutim, nebo nije uvijek plavo. Prirodno se postavlja pitanje: ako cijeli dan vidimo plavo nebo, zašto je zalazak sunca crven? Gore smo saznali da se crvena boja najmanje raspršuje molekulama plina. Tijekom zalaska Sunce se približava horizontu i sunčeva zraka je usmjerena prema Zemljinoj površini ne okomito, kao danju, već pod kutom.

Stoga je put koji prolazi kroz atmosferu velik Nadalje da se odvija danju kada je Sunce visoko. Zbog toga se plavo-plavi spektar apsorbira u debelom sloju atmosfere, ne dopirući do Zemlje. A duži svjetlosni valovi crveno-žutog spektra dopiru do površine Zemlje, bojeći nebo i oblake u crvene i žute boje karakteristične za zalazak sunca.

Zašto su oblaci bijeli?

Dotaknimo se teme oblaka. Zašto su bijeli oblaci na plavom nebu? Prvo, prisjetimo se kako nastaju. Vlažan zrak koji sadrži nevidljivu paru, zagrijan na površini zemlje, diže se i širi zbog činjenice da je tlak zraka manji na vrhu. Kako se zrak širi, on se hladi. Kada vodena para dosegne određenu temperaturu, kondenzira se oko atmosferske prašine i drugih suspendiranih krutih tvari, što rezultira sitnim kapljicama vode koje se spajaju i tvore oblak.

Unatoč svojoj relativno maloj veličini, čestice vode puno su veće od molekula plina. A ako se pri susretu s molekulama zraka sunčeve zrake raspršuju, onda se pri susretu s kapljicama vode svjetlost odbija od njih. U ovom slučaju, prvobitno bijela zraka sunčeve svjetlosti ne mijenja svoju boju i istovremeno "oboji" molekule oblaka u bijelo.

Jedan od razlikovna obilježja ljudsko biće je radoznalost. Vjerojatno je svatko kao dijete gledao u nebo i pitao se: "Zašto je nebo plavo?" Ispostavilo se da odgovori na takva naizgled jednostavna pitanja zahtijevaju određenu bazu znanja iz područja fizike, pa stoga neće svaki roditelj moći ispravno objasniti svom djetetu razlog ove pojave.

Razmotrimo ovo pitanje S znanstvena točka vizija.

Raspon valnih duljina elektromagnetskog zračenja pokriva gotovo cijeli spektar elektromagnetskog zračenja, što uključuje i zračenje vidljivo ljudima. Slika ispod prikazuje ovisnost intenziteta sunčevog zračenja o valnoj duljini tog zračenja.

Analizirajući ovu sliku, možemo uočiti činjenicu da je vidljivo zračenje također predstavljeno neujednačenim intenzitetom za zračenje različitih valnih duljina. Dakle, ljubičasta boja daje relativno mali doprinos vidljivom zračenju, a najveći doprinos daju plava i zelena boja.

Zašto je nebo plavo?

Prije svega, ovo pitanje je potaknuto činjenicom da je zrak bezbojan plin i ne bi trebao emitirati plavu svjetlost. Očito je uzrok takvog zračenja naša zvijezda.

Kao što znate, bijela svjetlost zapravo je kombinacija zračenja svih boja vidljivog spektra. Korištenjem prizme, svjetlost se može jasno razdvojiti u čitav niz boja. Sličan učinak javlja se na nebu nakon kiše i oblikuje dugu. Kada pada sunčeva svjetlost zemljina atmosfera, počinje se rasipati, t.j. zračenje mijenja smjer. Međutim, posebnost sastava zraka je takva da se, kada svjetlost uđe u njega, zračenje kratke valne duljine raspršuje jače od dugovalnog zračenja. Dakle, uzimajući u obzir ranije prikazani spektar, možete vidjeti da crveno i narančasto svjetlo praktički neće promijeniti svoju putanju prolazeći kroz zrak, dok će ljubičasto i plavo zračenje primjetno promijeniti svoj smjer. Zbog toga se u zraku pojavljuje određena “lutajuća” kratkovalna svjetlost koja se stalno raspršuje u ovoj okolini. Kao rezultat opisane pojave, čini se da se kratkovalno zračenje u vidljivom spektru (ljubičasto, cijan, plavo) emitira sa svake točke na nebu.

Dobro poznata činjenica percepcije zračenja je da ljudsko oko može uhvatiti, vidjeti zračenje samo ako ono izravno uđe u oko. Tada ćete, gledajući u nebo, najvjerojatnije vidjeti nijanse tog vidljivog zračenja čija je valna duljina najkraća jer se ono najbolje raspršuje u zraku.

Zašto ne vidite jasno crvenu boju kada gledate u Sunce? Prvo, malo je vjerojatno da će osoba moći pažljivo ispitati Sunce, jer intenzivno zračenje može oštetiti vidni organ. Drugo, unatoč postojanju takvog fenomena kao što je raspršivanje svjetlosti u zraku, većina svjetlosti koju emitira Sunce dopire do površine Zemlje bez da se raspršuje. Stoga se spajaju sve boje vidljivog spektra zračenja, tvoreći svjetlost izraženije bijele boje.

Vratimo se svjetlosti raspršenoj zrakom, čija bi boja, kako smo već utvrdili, trebala imati najkraću valnu duljinu. Od vidljivog zračenja najkraću valnu duljinu ima ljubičasta, zatim plava, a plava ima nešto veću valnu duljinu. Uzimajući u obzir neujednačenost intenziteta sunčevog zračenja, postaje jasno da je doprinos ljubičaste boje zanemariv. Zato najveći doprinos Zračenje raspršeno zrakom nosi plavu boju, a zatim plavu.

Zašto je zalazak sunca crven?

U slučaju kada se Sunce sakrije iza horizonta, možemo promatrati isto dugovalno zračenje crveno-narančaste boje. U ovom slučaju, svjetlost sa Sunca mora prijeći znatno veću udaljenost u Zemljinoj atmosferi prije nego što stigne do oka promatrača. Na mjestu gdje sunčevo zračenje počinje djelovati s atmosferom, plava i plava boja su najizraženije. Međutim, s udaljenošću, kratkovalno zračenje gubi na intenzitetu, jer se znatno raspršuje putem. Dok dugovalno zračenje čini izvrstan posao u prevladavanju takvog velike udaljenosti. Zato je Sunce crveno na zalasku.

Kao što je ranije spomenuto, iako se dugovalno zračenje slabo raspršuje u zraku, raspršenje se ipak događa. Stoga, budući da je na horizontu, Sunce emitira svjetlost, od koje do promatrača dopire samo zračenje crveno-narančastih nijansi, koje ima neko vrijeme da se rasprši u atmosferi, tvoreći prethodno spomenutu "lutajuću" svjetlost. Potonji boji nebo u šarolikim nijansama crvene i narančaste.

Zašto su oblaci bijeli?

Govoreći o oblacima, znamo da se oni sastoje od mikroskopskih kapljica tekućine koje gotovo ravnomjerno raspršuju vidljivu svjetlost, bez obzira na valnu duljinu zračenja. Tada se raspršena svjetlost, usmjerena u svim smjerovima od kapljice, ponovno raspršuje na druge kapljice. U tom slučaju je sačuvana kombinacija zračenja svih valnih duljina, a oblaci “svijetle” (reflektiraju) u bijeloj boji.

Ako je vrijeme oblačno, tada malo sunčevog zračenja dopire do površine Zemlje. U slučaju velikih oblaka ili njihovog velikog broja, dio sunčeve svjetlosti se apsorbira, zbog čega se nebo zatamni i poprimi sivu boju.