Varför är himlen blå: hur man förklarar för ett barn och en vuxen? Varför är himlen blå? Anledningen till den blå färgen på himlen på jorden är.

Varför är himlen blå: hur man förklarar för ett barn och en vuxen?  Varför är himlen blå?  Anledningen till den blå färgen på himlen på jorden är.

Om vi ​​pratar på ett enkelt språk, himlen är blå eftersom när ljuset bryts ned sprider violett mest och rött minst.

Ljus genom ett prisma

Som ni vet består vitt ljus av sju primärfärger som ändras när ljusets våglängd minskar: rött, orange, gult, grönt, cyan, indigo och violett. Och till exempel ser astronauter i omloppsbana den bländande vita solen mot bakgrund av en svart himmel. Så här ska det vara: komponenterna i vitt ljus når dem i luftlöst utrymme utan förvrängning, medan de når jorden genom atmosfärens "filter".

Om vi ​​tittar mer i detalj måste vi förstå vad det är diffus himmelstrålning- solstrålning som når jordytan efter att den har spridits av molekyler eller partiklar i atmosfären. Av all solstrålning som sprids i atmosfären når ungefär två tredjedelar till slut jorden som diffus strålning (om solen är högt över horisonten sprids minst 25 % av den infallande strålningen).

Huvudmekanismerna för ljusspridning i atmosfären (Rayleigh-spridning, Mie-spridning) är elastiska, det vill säga strålningsriktningen ändras utan att våglängden ändras.

Anledningen till att himlen ser blå ut är att luften sprider kortvågigt ljus mer än långvågigt ljus. Intensiteten av Rayleigh-spridning, orsakad av fluktuationer i antalet molekyler av luftgaser i volymer som motsvarar ljusets våglängder, är proportionell mot 1/λ 4, λ är våglängden, dvs. den violetta delen av det synliga spektrumet är spridd ungefär 16 gånger mer intensivt än den röda. Eftersom blått ljus har en kortare våglängd, i slutet av det synliga spektrumet, sprids det mer ut i atmosfären än rött ljus. På grund av detta har himlens område utanför solens riktning en blå färg (men inte violett, eftersom solspektrumet är ojämnt och intensiteten av violett färg i det är mindre, och även på grund av den lägre känsligheten av ögat för violett färg och större känslighet för blått, vilket irriterar inte bara de som är känsliga för blå färgkottar i näthinnan, utan också känsliga för röda och gröna strålar).

Under solnedgång och gryning färdas ljus tangentiellt till jordens yta, så att banan framkomlig med ljus i atmosfären blir mycket större än under dagen. På grund av detta mest av blått och jämnt grönt ljus sprids från direkt solljus, så solens direkta ljus, såväl som molnen och himlen som upplyses av den och himlen nära horisonten, färgas röda.

Förmodligen, med en annan sammansättning av atmosfären, till exempel på andra planeter, kan himlens färg, inklusive vid solnedgången, vara annorlunda. Till exempel är färgen på himlen på Mars rödrosa

Spridning och absorption är de främsta orsakerna till att ljusintensiteten i atmosfären försvagas. Spridningen varierar som en funktion av förhållandet mellan diametern hos spridningspartikeln och ljusets våglängd. När detta förhållande är mindre än 1/10 inträffar Rayleigh-spridning, där spridningskoefficienten är proportionell mot 1/λ 4 . Vid stora värden på förhållandet mellan storleken på spridningspartiklarna och våglängden ändras spridningslagen enligt Gustave Mies ekvation; när detta förhållande är större än 10, tillämpas den geometriska optikens lagar med tillräcklig noggrannhet för övning.

"Mamma, varför är himlen blå och inte röd eller gul?" Denna fras förvirrar många föräldrar. Det visar sig att vi, vuxna, som presenterar vårt barn för världen omkring oss, inte själva vet svaret på en så "komplicerad fråga" 🙂 och helt enkelt, utan att veta vad vi ska svara till vår baby, översätter vi ämnet, eller, för att komponera en förklaring tillgänglig för barnet måste vi bryta huvudet. Låt oss därför själva ta reda på varför himlen är blå och hur man förklarar detta för ett litet barn på ett enkelt sätt.

Ljus, som består av sju spektrala färger, passerar genom atmosfären. Solfotoner kolliderar med gasmolekyler i luften, vilket gör att de sprids. Och det mest intressanta är att efter detta blir antalet partiklar som sänder ut en kort blå våg åtta gånger större än andra. Det visar sig att framför våra ögon solljus på väg till jorden övergår den från vit till blå.

Hur förklarar man allt detta för ett barn? Det är för tidigt att tala om fotoner av solstrålar som kolliderar med gasmolekyler. Vi erbjuder flera versioner av svaret på denna svåra fråga.

Varför är himlen blå?

  • Solljus består av 7 färger kombinerade: rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och violett. (Titta på bilderna med spektrumet, kom ihåg regnbågen.) Varje stråle passerar genom ett tjockt luftlager högt över oss, som genom en såll. Alla färger stänks i detta ögonblick och det är blått som blir mest synligt, eftersom det är mest ihärdigt.
  • Luften verkar klar, men har faktiskt en blåaktig nyans. Solen är väldigt långt borta. När vi tittar upp mot himlen ser vi ett väldigt tjockt luftlager, så tjockt att vi ser att det är blått. Du kan ta genomskinlig cellofan, vika den många gånger och se hur den ändrar färg och genomskinlighet. Och dra sedan en analogi.
  • Luften omkring oss består av små och ständigt rörliga partiklar (gaser, dammpartiklar och fläckar, vattenånga). De är så små att de bara kan ses med hjälp av speciella enheter - mikroskop. Och solljus kombinerar 7 färger. Strålen som passerar genom luften kolliderar med små partiklar och dess beståndsdelar separeras. Och eftersom blå dominerar i färgschemat, är det vad vi ser. Här måste du visa barnet spektrumet.
  • Eller så kan det vara ganska enkelt – solen färgar luften blå.

Om barnet är väldigt litet och det är för tidigt att prata om spektra :) så kan du bara hitta på något :) (alternativ från forum)

pott Tja, till exempel så här: det bor en trollkarl i världen som har en pensel med vackra blå färger, han vaknar och för att få barnen att känna sig lätta och glada tar han fram blå färg och målar himlen med den, färgen är också magisk - den spills inte och torkar direkt :) men när han är upprörd är himlen inte blå utan mörkblå och färgen torkar inte utan det regnar och trollkarlen har en älvasyster , och när hon ser att barnen är trötta, skissar hon in himlen mörk färg och kastar stjärnor så att det inte är för mörkt - och så har barnen färgglada drömmar :)

Vladimir Gor Det finns många hav och oceaner på jorden (visa på kartan) och vid soligt väder reflekteras vattnet på himlen och himlen blir lika blå som vattnet i haven och haven, precis som det händer i spegeln (visa i spegeln något blått). Detta kommer att räcka för att barnet ska tillfredsställa sin nyfikenhet.

Chena En älva flög, hon hade färger i sin korg, en flaska blå färg föll och färgen rann ut, så himlen är blå. I allmänhet beror allt på barnets ålder...

Det är mycket viktigt att involvera din lilla i diskussionen. Bjud ibland in varför-tjejen att själv fundera över svaret på frågan först. Försök att tipsa, dra honom till slutsatser. Och sedan diskutera och sammanfatta informationen. Barnet behöver din uppmärksamhet, erkännande av sina intressen och respekt för sina första försök att förstå världen. På så sätt hjälper du till att utveckla en öppen och frågvis personlighet hos ditt barn.

Obs till mammor!


Hej tjejer) Jag trodde inte att problemet med bristningar skulle påverka mig också, och jag kommer också att skriva om det))) Men det finns ingenstans att ta vägen, så jag skriver här: Hur blev jag av med stretch. märken efter förlossningen? Jag blir väldigt glad om min metod hjälper dig också...

Varför är himlen blå?Det är väldigt svårt att hitta ett svar på en så enkel fråga. Många forskare bröt sina hjärnor i jakten på ett svar. Den bästa lösningen på problemet föreslogs för cirka 100 år sedan av den engelske fysikern Lord John Rayleigh.

Men låt oss börja från början. Solen avger bländande rent vitt ljus. Det betyder att färgen på himlen ska vara densamma, men den är fortfarande blå. Vad händer med vitt ljus i jordens atmosfär?

Lite om färg

Vitt ljus är en blandning av färgade strålar. Med hjälp av ett prisma kan vi göra en regnbåge. Prismat delar den vita strålen i färgade ränder: röd, orange, gul, grön, blå, indigo och violett. Genom att kombineras bildar dessa strålar återigen vitt ljus. Det kan antas att solljus först delas upp i färgade komponenter. Sedan händer något, och bara blå strålar når jordens yta.

Relaterat material:

Natur - vad är natur, världens natur, foton och videor


Hypoteser framförda vid olika tidpunkter

Det finns flera möjliga förklaringar. Luften som omger jorden är en blandning av gaser: kväve, syre, argon och andra. Det finns även vattenånga och iskristaller i atmosfären. Damm och andra små partiklar svävar i luften. I de övre lagren av atmosfären finns ett lager av ozon. Kan detta vara anledningen?

Vissa forskare trodde att ozon- och vattenmolekyler absorberar röda strålar och överför blå strålar. Men det visade sig att det helt enkelt inte fanns tillräckligt med ozon och vatten i atmosfären för att färga himlen blå.

1869 föreslog engelsmannen John Tyndall att damm och andra partiklar skulle sprida ljus. Blått ljus sprids minst och passerar genom lager av sådana partiklar för att nå jordens yta. I sitt laboratorium skapade han en modell av smog och belyste den med en klar vit stråle. Smogen blev djupt blå.

Tindall bestämde sig för att om luften var helt klar, så skulle ingenting sprida ljuset, och vi kunde beundra den ljusa vita himlen. Lord Rayleigh stödde också denna idé, men inte länge. 1899 publicerade han sin förklaring: det är luft, inte damm eller rök, som gör himlen blå.

Relaterat material:

Levande och livlös natur - vad är det, definition, beskrivning och foto

Förhållandet mellan färg och våglängd - en förklaring till varför himlen är blå


En del av solens strålar passerar mellan gasmolekyler utan att kollidera med dem och når jordens yta oförändrad. Den andra, större delen absorberas av gasmolekyler. När fotoner absorberas blir molekyler exciterade, det vill säga de laddas med energi, och avger den sedan i form av fotoner. Dessa sekundära fotoner har olika våglängder och kan ha vilken färg som helst från röd till violett.


De sprider sig i alla riktningar: mot jorden och mot solen och åt sidorna. Lord Rayleigh föreslog att färgen på den utsända strålen beror på dominansen av kvanta av en eller annan färg i strålen. När en gasmolekyl kolliderar med fotoner av solstrålar finns det åtta blå kvanta per sekundärt rött kvantum.

Vad är resultatet? Intensivt blått ljus formar bokstavligen ner över oss från alla håll från miljarder gasmolekyler i atmosfären. Detta ljus har fotoner av andra färger inblandade, så det är inte rent blått.

Relaterat material:

Varför kallas Kina för "The Celestial Empire"?

Funktioner i färgspektrumet


Innan det når jordens yta, där människor kan betrakta det, måste solljus passera genom hela planetens lufthölje. Ljus har ett brett spektrum, där de primära färgerna och nyanserna av regnbågen fortfarande sticker ut. Av detta spektrum har rött ljusets längsta våglängd, medan violett har den kortaste. Vid solnedgången blir solskivan snabbt röd och rusar närmare horisonten.

I det här fallet måste ljuset övervinna en ökande tjocklek av luft, och en del av vågorna går förlorade. Först försvinner lila, sedan blått, cyan. De längsta vågorna av röd färg fortsätter att penetrera till jordens yta till sista ögonblicket, och därför har solskivan och gloria runt den rödaktiga nyanser tills de sista ögonblicken.

Varför är himlen blå under dagen?


Långa ljusvågor kan tränga djupt in i atmosfären av den anledningen att de nästan inte absorberas och inte sprids av aerosoler och suspensioner som ständigt cirkulerar i planetens atmosfär. När stjärnan är närmare zenit uppstår en annan situation som säkerställer himlens blåhet. Blått har kortare våglängder än rött och absorberas mer. Men dess spridningsförmåga är 4 gånger högre jämfört med röd.

En klar solig dag ser himlen över oss klarblå ut. På kvällen färgar solnedgången himlen i rött, rosa och orange. Så varför är himlen blå och vad gör solnedgången röd?

Vilken färg har solen?

Klart solen är gul! Alla jordens invånare kommer att svara och månens invånare kommer inte att hålla med dem.

Från jorden ser solen gul ut. Men i rymden eller på månen skulle solen framstå som vit för oss. Det finns ingen atmosfär i rymden som kan sprida solljus.

På jorden absorberas några av de korta våglängderna av solljus (blått och violett) genom spridning. Resten av spektrumet ser gult ut.

Och i rymden ser himlen mörk eller svart ut istället för blå. Detta är resultatet av frånvaron av en atmosfär, därför sprids ljuset inte på något sätt.

Men om man frågar om färgen på solen på kvällen. Ibland är svaret att solen är RÖD. Men varför?

Varför är solen röd vid solnedgången?

När solen rör sig mot solnedgången måste solljuset färdas ett större avstånd i atmosfären för att nå betraktaren. Mindre direkt ljus når våra ögon och solen verkar mindre ljus.

Eftersom solljus måste färdas längre sträckor uppstår mer spridning. Den röda delen av solljuset passerar bättre genom luften än den blå delen. Och vi ser en röd sol. Ju lägre solen går ner till horisonten, desto större är det luftiga "förstoringsglaset" genom vilket vi ser den, och desto rödare är den.

Av samma anledning förefaller solen för oss vara mycket större i diameter än under dagen: luftlagret spelar rollen som ett förstoringsglas för en jordisk observatör.

Himlen runt den nedgående solen kan ha olika färger. Himlen är vackrast när luften innehåller många små partiklar av damm eller vatten. Dessa partiklar reflekterar ljus i alla riktningar. I det här fallet sprids kortare ljusvågor. Observatören ser ljusstrålar med längre våglängder, varför himlen ser röd, rosa eller orange ut.

Synligt ljusär en typ av energi som kan färdas genom rymden. Ljus från solen eller en glödlampa verkar vit, även om det i verkligheten är en blandning av alla färger. De primära färgerna som utgör vitt är röd, orange, gul, grön, blå, indigo och violett. Dessa färger förvandlas kontinuerligt till varandra, så förutom de primära färgerna finns det också ett stort antal olika nyanser. Alla dessa färger och nyanser kan observeras på himlen i form av en regnbåge som dyker upp i ett område med hög luftfuktighet.

Luften som fyller hela himlen är en blandning av små gasmolekyler och små fasta partiklar som damm.

Solens strålar, som kommer från rymden, börjar spridas under påverkan av atmosfäriska gaser, och denna process sker enligt Rayleighs spridningslag. När ljus färdas genom atmosfären passerar de flesta av de långa våglängderna i det optiska spektrumet oförändrat. Endast en liten del av de röda, orange och gula färgerna interagerar med luften och stöter in i molekyler och damm.

När ljus kolliderar med gasmolekyler kan ljus reflekteras i olika riktningar. Vissa färger, som rött och orange, når betraktaren direkt genom att passera direkt genom luften. Men det mesta blått ljus reflekteras från luftmolekyler i alla riktningar. Detta sprider blått ljus över himlen och får det att se blått ut.

Men många kortare våglängder av ljus absorberas av gasmolekyler. När den väl absorberats avges den blå färgen i alla riktningar. Det är utspritt överallt på himlen. Oavsett vilket håll du tittar, når en del av detta spridda blåa ljus betraktaren. Eftersom blått ljus är synligt överallt ovanför, verkar himlen blå.

Om du tittar mot horisonten kommer himlen att få en blekare nyans. Detta är resultatet av att ljus färdas ett större avstånd genom atmosfären för att nå betraktaren. Det spridda ljuset sprids igen av atmosfären och mindre blått ljus når betraktarens ögon. Därför verkar färgen på himlen nära horisonten blekare eller till och med helt vit.

Varför är rymden svart?

Det finns ingen luft i yttre rymden. Eftersom det inte finns några hinder från vilka ljuset skulle kunna reflekteras, färdas ljuset direkt. Ljusstrålarna är inte spridda, och "himlen" ser mörk och svart ut.

Atmosfär.

Atmosfären är en blandning av gaser och andra ämnen som omger jorden i form av ett tunt, mestadels genomskinligt skal. Atmosfären hålls på plats av jordens gravitation. Atmosfärens huvudkomponenter är kväve (78,09 %), syre (20,95 %), argon (0,93 %) och koldioxid (0,03 %). Atmosfären innehåller också små mängder vatten (på olika ställen varierar dess koncentration från 0% till 4%), fasta partiklar, gaser neon, helium, metan, väte, krypton, ozon och xenon. Vetenskapen som studerar atmosfären kallas meteorologi.

Livet på jorden skulle inte vara möjligt utan närvaron av en atmosfär, som tillför det syre vi behöver för att andas. Dessutom utför atmosfären en annan viktig funktion - den utjämnar temperaturen i hela planeten. Om det inte fanns någon atmosfär skulle det på vissa ställen på planeten kunna bli fräsande värme, och på andra ställen extrem kyla, temperaturintervallet kunde fluktuera från -170°C på natten till +120°C under dagen. Atmosfären skyddar oss också från skadlig strålning från solen och rymden, absorberar och sprider den.

Atmosfärens struktur

Atmosfären består av olika lager, uppdelningen i dessa lager sker efter deras temperatur, molekylära sammansättning och elektriska egenskaper. Dessa lager har inte tydligt definierade gränser, de ändras säsongsmässigt och dessutom ändras deras parametrar på olika breddgrader.

Homosfär

  • De nedre 100 km, inklusive troposfären, stratosfären och mesopausen.
  • Utgör 99 % av atmosfärens massa.
  • Molekyler separeras inte av molekylvikt.
  • Sammansättningen är ganska homogen, med undantag för några små lokala anomalier. Homogenitet upprätthålls genom konstant blandning, turbulens och turbulent diffusion.
  • Vatten är en av två komponenter som är ojämnt fördelade. När vattenångan stiger, kyls och kondenserar den och återgår sedan till marken i form av nederbörd - snö och regn. Själva stratosfären är väldigt torr.
  • Ozon är en annan molekyl vars fördelning är ojämn. (Läs nedan om ozonskiktet i stratosfären.)

Heterosfär

  • Sträcker sig över homosfären och inkluderar termosfären och exosfären.
  • Separationen av molekyler i detta lager är baserad på deras molekylvikter. Tyngre molekyler som kväve och syre är koncentrerade i botten av lagret. Lättare, helium och väte, dominerar i den övre delen av heterosfären.

Uppdelning av atmosfären i lager beroende på deras elektriska egenskaper.

Neutral atmosfär

  • Under 100 km.

Jonosfär

  • Ungefär över 100 km.
  • Innehåller elektriskt laddade partiklar (joner) producerade genom absorption av ultraviolett ljus
  • Graden av jonisering ändras med höjden.
  • Olika lager reflekterar långa och korta radiovågor. Detta gör att radiosignaler som färdas i en rak linje kan böjas runt sfärisk yta landa.
  • Norrsken förekommer i dessa atmosfäriska skikt.
  • Magnetosfärär övre del Jonosfären sträcker sig till cirka 70 000 km höjd, denna höjd beror på solvindens intensitet. Magnetosfären skyddar oss från högenergiladdade partiklar från solvinden genom att hålla dem i jordens magnetfält.

Uppdelning av atmosfären i lager beroende på deras temperaturer

Toppkanthöjd troposfär beror på årstider och breddgrad. Den sträcker sig från jordens yta till en höjd av cirka 16 km vid ekvatorn och till en höjd av 9 km vid nord- och sydpolen.

  • Prefixet "tropo" betyder förändring. Förändringar i troposfärens parametrar uppstår på grund av väderförhållanden - till exempel på grund av rörelsen av atmosfäriska fronter.
  • När höjden ökar sjunker temperaturen. Varm luft stiger upp, svalnar sedan och sjunker tillbaka till jorden. Denna process kallas konvektion, den uppstår som ett resultat av rörelsen av luftmassor. Vindarna i detta lager blåser övervägande vertikalt.
  • Detta lager innehåller fler molekyler än alla andra lager tillsammans.

Stratosfär- sträcker sig från cirka 11 km till 50 km höjd.

  • Har ett mycket tunt lager av luft.
  • Prefixet "strato" syftar på lager eller uppdelning i lager.
  • Den nedre delen av stratosfären är ganska lugn. Jetflygplan flyger ofta in i den nedre stratosfären för att undvika dåligt väder i troposfären.
  • På toppen av stratosfären finns det starka vindar som kallas jetströmmar på hög höjd. De blåser horisontellt i hastigheter upp till 480 km/h.
  • Stratosfären innehåller "ozonskiktet", som ligger på en höjd av cirka 12 till 50 km (beroende på latitud). Även om koncentrationen av ozon i detta lager bara är 8 ml/m 3, är det mycket effektivt för att absorbera skadliga ultravioletta strålar från solen och skyddar därmed livet på jorden. Ozonmolekylen består av tre syreatomer. Syremolekylerna vi andas innehåller två syreatomer.
  • Stratosfären är mycket kall, med en temperatur på cirka -55°C på botten och ökar med höjden. Temperaturökningen beror på absorptionen av ultravioletta strålar av syre och ozon.

Mesosfären- sträcker sig till cirka 100 km höjder.

Förmodligen har alla ställts inför denna enkla fråga minst en gång i livet: Varför är en klar, molnfri himmel blå eller blå? Uppenbarligen på grund av luften vi andas, på grund av jordens atmosfär! Vår luft är förmodligen "blå" eller något liknande. Det verkar bara genomskinligt, men på stora avstånd verkar flygplan, berg, fartyg vara i ett blåaktigt dis... Sådana resonemang löser inte huvudfrågan: varför är himlen blå? Luften är inte blåmålad!

Det enkla och korta svaret är: himlen är blå eftersom luftmolekyler sprider solens blå färg mer än den röda.

Eftersom luft sprider blått ljus ser himlen ut som blå och själva solen ser gul ut. Dessutom, vid solnedgången, när solljus passerar genom en större tjocklek av atmosfären, ser vi röd sol och gryningen, målad i gulröda färger. Allt detta är möjligt bara för att blått ljus sprids av atmosfären på väg till oss.

Men var kom blått ljus ifrån från början? Till att börja med är vitt ljus från solen en blandning av alla regnbågens färger, från violett till rött. Sluta, säger du Är solens ljus vit? Ja, . Andra punkten: vi talar nu om ljus, inte om Färg. Om vi ​​blandar färger i olika färger får vi förstås något nästan svart.

Ljusets färg är inte färgen på något föremål. Om vi ​​blandar rött, gult, orange, grönt, cyan, indigo och violett ljus i ungefär lika stora mängder får vi vitt ljus. Isaac Newton var den första som demonstrerade detta genom att använda ett prisma för att separera olika färger och bilda ett spektrum.

Forskare har upptäckt att färgat ljus bara är ljus med olika våglängder. Den synliga delen av spektrumet sträcker sig från rött ljus med en våglängd på cirka 720 nm till violett med en våglängd på cirka 380 nm, med orange, gult, grönt, cyan och blått emellan. Tre olika typer av färgreceptorer i näthinnan i det mänskliga ögat reagerar starkast på röda, gröna och blå våglängder, vilket tillsammans ger oss alla olika färger.

Ja, så vad säger fysiken om varför himlen är blå?

Tyndall effekt

Gjorde de första stegen mot en korrekt förklaring av himlens färg John Tyndallår 1859. Han upptäckte en märklig effekt: om du passerar ljus klar vätska, där små partiklar är suspenderade, kommer blått ljus att spridas av dessa partiklar mer än rött ljus.

Detta kan lätt demonstreras. Ta ett glas vatten och rör ner några droppar mjölk, lite mjöl eller tvål i det tills vattnet i glaset blir grumligt. Lys sedan en ficklampa genom glaset. Du kommer att se att ljuset inuti glaset har blivit blåaktig. Eller snarare, ljuset som kom in i dina ögon från glaset blev blåaktigt, det vill säga det avvisades och spreds i lösningen!

Men det mest intressanta är det ljuset som kommer ut ur glaset, efter att ha förlorat en del av sin blå komponent, kommer inte längre att vara vitt, utan gulaktigt! Om du tar en tillräckligt bred behållare, kommer ljuset, efter att ha spridits många gånger längs vägen, slutligen att förlora sin blå komponent och kommer ut ur behållaren inte längre gult, utan rött.

Tyndall-effekten avser spridning av ljus i grumliga vätskor. Partiklar i en sådan vätska måste ha en speciell ytstruktur - spår, galler, porer, hörn, vars storlek är jämförbar med ljusets våglängd.

Tack vare Tyndall-effekten finns det vackra blå safirinider. Dessa små djur, som om de glöder inifrån, blir ibland helt osynliga för betraktaren (ljusspridning går in i det ultravioletta området)...

Tyndall-effekten är också ansvarig för blå ögon hos människor!

Ja, ja, blå ögon skapas inte alls av blått pigment - det finns helt enkelt inte där - men melanin, vilket sprider ljuset därefter!

Några år senare studerades Tyndall-effekten i detalj av Lord Rayleigh. Sedan dess har spridning av ljus av mycket små partiklar kommit att kallas Rayleigh sprider sig. Rayleigh visade att mängden spritt ljus är omvänt proportionell mot den fjärde potensen av våglängden för tillräckligt små partiklar. Det följer att blått ljus på sådana partiklar sprids mer än rött ljus, ungefär 10 gånger: (700 nm/400 nm) 4 = 10

Damm eller molekyler?

Allt detta är underbart, men vår himmel är fylld med luft, inte vätska, och det finns inga bitar av tvål eller mjölk som svävar på himlen... Vilken typ av partiklar sprider ljus i luften? Tyndall och Rayleigh trodde att den blå färgen på himlen måste bero på små partiklar av damm och droppar vattenånga, som suspenderas i atmosfären precis som mjölkpartiklar suspenderas i vatten.

Detta är en missuppfattning, även om en del människor redan idag säger att himlens färg bestäms av ånga och damm. Om det vore så skulle himlens färg förändras mycket mer beroende på fuktighet eller dimma än vad den faktiskt gör. Därför antog forskarna (korrekt!) att syre- och kvävemolekyler var tillräckliga för att förklara spridningen. Det är luften själv, eller snarare, dess molekyler sprider ljus!

Blå himmel och moln på den. Luft sprider ljus i enlighet med Rayleigh-spridning, och större molnpartiklar i enlighet med Mie-spridning. Foto: Andrei Azanfirei/Flickr.com

Frågan löstes slutligen av Albert Einstein 1911, som beräknade en detaljerad formel för spridning av ljus beroende på molekyler och ytterligare experiment bekräftade hans beräkningar briljant. De säger att Einstein till och med kunde använda sina beräkningar som ett ytterligare test av Avogadros tal!

Varför är himlen blå och inte lila?

Förresten, om blått ljus sprider 10 gånger mer än rött ljus, så borde även kortare violetta vågor sprida mer än blått! Frågan uppstår: varför ser himlen inte lila ut?

För det första är emissionsspektrumet för ljus från solen inte detsamma på alla våglängder - den maximala energin i solspektrumet sker i grönt ljus. För det andra absorberas kortvågigt violett ljus aktivt i de övre lagren av atmosfären (liksom ultraviolett!), så mindre violett än blått når jordens yta.

Slutligen är det tredje skälet våra ögon mindre känslig för violett ljus än blått ljus.

Känslighetskurvor för tre typer av koner i det mänskliga ögat.

Vi har tre typer av färgreceptorer, eller kottar, i näthinnan i våra ögon. De kallas röda, blå och gröna eftersom de reagerar starkast på ljus vid dessa våglängder. Men i själva verket kan de fånga ljus med andra våglängder och täcka hela spektrumet.

När vi tittar på himlen reagerar röda kottar på en liten mängd spritt rött ljus, men också - mindre starkt - vid orange och gula våglängder. Gröna kottar svarar på gula och starkare spridda gröna och grönblå vågor. Slutligen stimuleras blå kottar av färger vid blå våglängder, som är mycket spridda. Om det inte fanns blått och violett i spektrumet skulle himlen se blå ut med en lätt grönaktig nyans. Men de starkast spridda våglängderna av blått och violett stimulerar lätt även de röda kottarna, så dessa färger verkar blåa med en extra röd nyans. Den övergripande effekten är det När vi tittar på himlen stimuleras röda och gröna kottar ungefär lika mycket, och blå stimuleras starkare. Denna kombination skapar i slutändan en blå eller blå himmel.

Vackra solnedgångar

Vad kan vara vackrare än lugna solnedgångar på stranden eller i stäppen? När luften är klar och klar kommer solnedgången att vara gul, precis som en ficklampa som korsar ett glas tvål: en del av det blå ljuset kommer att spridas och solens övergripande färg kommer att skifta till den röda änden av spektrat.

Solnedgångar kan variera mycket i färg beroende på tillståndet i atmosfären. Foto: Alex Derr

Det är en annan sak om luften är förorenad med små partiklar - ångor, damm, smog. I det här fallet kommer solnedgången att vara orange och till och med röd. Solnedgångar över havet kan också se orange ut på grund av saltpartiklar som svävar i luften, vilket kan skapa Tyndall-effekten. Himlen runt solen ses rodnad, liksom ljuset som kommer direkt från solen. Detta beror på att allt ljus sprids relativt bra i små vinklar, men då är det mer sannolikt att blått ljus sprids två gånger eller mer över större avstånd och lämnar gult, rött och orange.

Moln, blå måne och blått dis

Moln och dammdis ser vita ut eftersom de består av partiklar med längre ljusvåglängder. Sådana partiklar kommer att sprida alla våglängder lika (Mie-spridning).

Men ibland kan det finnas mycket mindre partiklar i luften. Några bergsområden kända för sitt blåa dis. Terpenaerosoler från vegetation reagerar med ozon i atmosfären och bildar fina partiklar ca 200 nm i diameter som är utmärkta på att sprida blått ljus.

Blått dis över Kotorbukten i Montenegro. Foto: Rocher/Flickr.com

En skogsbrand eller vulkanutbrott kan ibland fylla atmosfären med små partiklar med en diameter på 500–800 nm, vilket är lämplig storlek för att sprida rött ljus. Detta är motsatsen till den normala Tyndall-effekten och kan få månen att se blå ut eftersom rött ljus från månen sprids av dessa partiklar. Verklig blå måne- en mycket sällsynt händelse!

Varför är himlen på Mars röd?

Nu har vi nått Mars, himlen på vilken, att döma av fotografier av rovers och automatiska nedstigningsfordon, är röd, sandgul, gråblå... Hur är den egentligen?

Enligt fysiken ska marshimlen vara blå. Det och det är blått, men bara när atmosfären på den röda planeten är lugn. Det är dock känt att vindar blåser ofta på Mars. Trots att planetens atmosfär är extremt sällsynt, kan vindarna lyfta upp miljontals ton sand och damm och orsaka riktiga sandstormar. Vissa stormar kan skymma nästan hela Mars yta!

Efter sådana stormar förblir partiklar av järnrikt damm svävande i luften under lång tid. Färgen på detta damm är röd (detta är rost), och därför blir himlen på Mars gulaktig-orange.

Reflektionsnebulosor

Låt oss slutligen titta långt ut i rymden, där stjärnor nu föds.

Nebulosakomplexet i Ophiuchi. Foto: Jim Misti/Steve Mazlin/Robert Gendler

Här finns ett helt komplex av kosmiska gas- och stoftmoln som ligger på gränsen till konstellationerna Ophiuchus och Scorpio. Observera: några av molnen lyser starkt med ett rödaktigt sken, den andra delen, tvärtom, absorberar ljus och liknar svarta hål. Slutligen har den tredje delen en blåaktig färg.

Alla tre typerna av moln består huvudsakligen av väte med en liten inblandning av damm och molekyler. Varför ser de olika ut? Allt handlar om deras temperatur. Uppvärmda av ljuset från stjärnorna nedsänkta i dem börjar själva molnen att glöda. Det röda skenet är vätestrålning. Mycket kalla moln, tvärtom, absorberar ljus och är därför ogenomskinliga för oss. Äntligen kallt, men ligger nära ljusa stjärnor molnen ser blåaktiga ut. De reflekterar ljuset från stjärnor och sprider det på samma sätt som jordens atmosfär!

Visningar av inlägg: 4 624



topp