Sluneční světlo je bílé, to znamená, že zahrnuje všechny barvy spektra. Zdá se, že obloha by měla být také bílá, ale modrá.
Vaše dítě jistě zná frázi „Každý lovec chce vědět, kde sedí bažant“, což pomáhá pamatovat si barvy duhy. A duha - nejlepší způsob pochopit, jak se světlo rozpadá na vlny různých frekvencí. Nejdelší vlnová délka je červená, nejkratší je fialová a modrá.
Vzduch, který obsahuje molekuly plynu, mikrokrystaly ledu a kapiček vody, rozptyluje světlo s krátkou vlnovou délkou silnější, proto je modrá a fialová na obloze osmkrát více než červená. Tento efekt se nazývá Rayleighův rozptyl.
Nakreslete analogii s míčky zvlněnými z vlnité lepenky. Čím větší je míček, tím menší je pravděpodobnost, že se zbloudí nebo přilepí.
Vysvětlete, proč obloha nemůže být jinými barvami
Proč není obloha fialová?
Je logické předpokládat, že obloha by měla být fialová, protože tato barva má nejkratší vlnu. Ale tady přicházejí rysy slunečního světla a struktury lidského oka. Spektrum slunečního světla je nerovnoměrné, odstíny fialové v něm jsou menší než jiné barvy. Lidské oko není viditelná část spektra, což dále snižuje procento odstínů fialové na obloze.
Proč není obloha zelená?
amopintar.comDítě se může zeptat: "Protože rozptyl vzrůstá s klesající vlnovou délkou, proč není obloha zelená?" V atmosféře se nerozptýlí pouze modré paprsky. Jejich vlna je nejkratší, takže jsou ze všech patrnější a nejjasnější. Kdyby však lidské oko bylo uspořádáno jinak, nebe by nám připadalo zelené. Koneckonců, vlnová délka této barvy je o něco delší než u modré.
Světlo není jako barva. Pokud smícháte zelenou, modrou a fialovou barvu, dostanete tmavou barvu. Se světlem je pravdou opak: čím více barev se míchá, tím jasnější bude výsledek.
Řekněte nám o západu slunce
Vidíme modrá oblohakdyž slunce svítí shora. Když se blíží k obzoru a úhel dopadu slunečních paprsků klesá, paprsky jdou tangenciálně a jdou mnohem déle. Kvůli tomu jsou vlny modrozeleného spektra absorbovány v atmosféře a nedosahují Země. V atmosféře se rozptýlí červená a žlutá. Při západu slunce se proto obloha změní na červenou.
Slunce nám dává nejen světlo a teplo, ale také barvy kolem nás v barvách duhy spektra. Paprsek bílého světla je vlastně vícebarevný, známe to svým odrazem v kapce deště, která se stala duhou. Tak proč na obloze vybíralo slunce přesně modré a ne zelené? I když je velmi těžké představit si zelenou oblohu.
Země je obklopena vrstvou vzduchu, kterou dýcháme. Obsahuje kyslík, ozon a oxid uhličitý. Tato vrstva se nazývá atmosféra. Tloušťka atmosférické vrstvy je asi 500 kilometrů. Obsahuje vzduch, který dýcháme.
Vzduch se skládá z molekul, ve kterých světlo nemůže odrážet. Rozptýlí se na nich. Elektrony v molekule spadají pod vliv slunečního světla dopadajícího na ně a začínají ho vyzařovat. A samotné světlo je rozptýlené. Vidíme toto rozptýlené světlo ze Země.
Plyny ve vzduchu rozdělují světlo do známých barev spektra. Známe je dobře: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, modrá, fialová. Ale my, nejčastěji, vidíme modrou nebo modrou. Proč je obloha modrá?
Zde přichází v platnost zákon rozptylu, objevený Rayleighem, podle kterého je světlo s kratší vlnovou délkou rozptýleno rychleji než světlo vln s větší délkou. Modré, modré a fialové barvy spektra mají menší vlnovou délku. Proto je to jejich rozptýlené světlo, které vidíme na obloze.
Některé barvy spektra s delší vlnovou délkou, jako je červená a oranžová, nejsou téměř rozptýleny. Při západu slunce se vrstva atmosféry mnohonásobně zvyšuje, spektrum je obtížnější projít, a protože modré a modré barvy jsou rozptýlené, zůstávají ve večerních hodinách méně a méně v paletě nebeských barev, jedna barva zůstává neporušená - červená. Tady to vidíme při západu slunce na obloze. A samotné slunce se nám jeví červené. Samozřejmě, v jiné části planety je obloha v tomto okamžiku modrá, krátké paprsky spektra jsou zde rozptýleny.
Ráno se k nám vrátí slunce, pokud se nemusí dostat přes hustý závoj mraků a mraků. Pak vidíme oblohu v oblacích. A to je další příběh.
1. Proč je obloha modrá a ne zelená? Odpověď na figuríny
Světlo ze slunce nebo lampa vypadá bíle, ale ve skutečnosti je bílá směs všech 7 existujících barev: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, modrá a fialová (obr. 1). Obloha (atmosféra) je naplněna vzduchem. Vzduch je směsí malých molekul plynu a malých kousků pevného materiálu, například prachu. Jak sluneční světlo prochází vzduchem, srazí se s částicemi vzduchu. Když paprsek světla zasáhne molekulu plynu, může se „odrazit“ v jiném směru (rozptyl). Některé kompozitní barvy bílého světla, jako je červená a oranžová, přecházejí ze Slunce do našich očí přímo, bez rozptylu. Ale většina paprsků modrá "Rebounds" od částic vzduchu ve všech směrech. Celá obloha je tak doslova proniknuta modrými paprsky. Když se podíváte nahoru, část tohoto modrého světla se dostane do oka a všude nad hlavou uvidíte modré světlo! Tady, vlastně proč je modrá obloha!
Samozřejmě, všechno je zjednodušeno na maximum, ale níže je odstavec, kde je vlastnost našeho milovaného nebe nad hlavou a důvody, které vysvětlují, proč je barva oblohy modrá spíše než zelená, podstatně popsána.
2. Proč je obloha modrá? Odpověď pro pokročilé
Podívejme se blíže na povahu světla a barvy. Barva, jak každý ví, je vlastností světla, kterou naše oči a mozek mohou vnímat a definovat. Světlo ze slunce je velké množství bílých paprsků, které se skládají ze všech 7 barev duhy. Světlo má vlastnost disperze (obr. 1). Vše je osvětleno Sluncem, ale některé objekty odrážejí paprsky pouze jedné barvy, například modré a jiné objekty - pouze paprsky žluté a tak dále. Tak člověk určuje barvy. Slunce svítí na Zemi svými bílými paprsky, ale je obklopeno atmosférou (tlustá vrstva vzduchu), a když tento bílý (složený ze všech barev) paprsek prochází atmosférou, je to vzduch, který rozptyluje (šíří) všech 7 barevných paprsků bílého slunečního paprsku, ale s větší silou, to jsou jeho modro-modré paprsky (jinými slovy, atmosféra doslova začíná zářit v modré barvě). Jiné barvy přicházejí přímo ze Slunce do našich očí (Obrázek 2).
Proč je modrá barva nejcitlivější k rozptýlení v atmosféře? To je přirozený jev a je popsán Rayleighovým fyzikálním zákonem. Jestliže to je snadnější vysvětlit, pak tam je vzorec, který byl odvozen Rayleigh v 1871, a který určuje jak rozptyl světla (paprsek) závisí na barvě tohoto paprsku (to je, na takové vlastnosti paprsku jako jeho vlnová délka). A právě tak se stalo, že nebesky modrá barva má nejkratší vlnovou délku a tím i největší rozptyl.
Proč je obloha červená při východu a západu slunce? Při západu slunce nebo východu slunce je slunce nízko nad obzorem, kvůli němuž sluneční paprsky šikmo padají
jsou na Zemi. Délka paprsku se přirozeně mnohonásobně zvyšuje (obr. 3), a proto je v tak velké vzdálenosti téměř celá krátkovlnná (modro-modrá) část spektra rozptýlena v atmosféře a nedosahuje povrchu Země. Dostanou se k nám jen dlouhé vlny, žluto-červené. To je přesně ta barva, kterou obloha získá při západu slunce. Proto je kromě nebe modré a modré také žlutá a červená!
A teď, pro úplné pochopení výše uvedeného, pár slov o tom, co je atmosféra.
Jaká je atmosféra (nebeská klenba)?
Atmosféra je směs molekul plynu a jiných materiálů obklopujících Zemi. V podstatě se atmosféra skládá z dusíku (78%) a kyslíku (21%) plynů. Plyny a voda (ve formě par, kapiček a ledových krystalů) jsou nejčastějšími složkami atmosféry. Tam je také malé množství jiných plynů, stejně jako mnoho malých pevných částic, jako je prach, saze, popel, sůl z oceánů, a tak dále. Složení atmosféry se liší podle zeměpisné polohy, počasí a mnohem více. Někde tam může být více vody ve vzduchu po sprše nebo v blízkosti oceánu, někde sopky chrlí velké množství prachových částic vysoko do atmosféry.
Atmosféra je hustší v dolní části, poblíž Země. Postupně se ztenčuje s výškou. Neexistuje žádná ostrá mezera mezi atmosférou a prostorem. To je důvod, proč vidíme hru modré a modré na obloze, právě proto, že atmosféra na obloze je všude jiná, má jinou strukturu a vlastnosti.
