Почему небо синее?

Небо голубое в солнечный день и красное или оранжевое на восходе и закате. Разные цвета вызваны рассеянием света в атмосфере Земли. Вот простой эксперимент, который вы можете провести, чтобы увидеть, как это работает:

Blue Sky – Red Sunset Materials

Вам только нужно несколько простых материалов для этого погодного проекта:

  • Вода
  • Молоко
  • Прозрачный контейнер с плоскими параллельными сторонами
  • Фонарик или свет мобильного телефона

Небольшой прямоугольный аквариум хорошо подойдет для этого эксперимента. Попробуйте резервуар на 2-1/2 или 5 галлонов. Подойдет любой другой квадратный или прямоугольный прозрачный стеклянный или пластиковый контейнер.

Проведите эксперимент

  1. Заполните емкость с водой примерно на 3/4. Включите фонарик и прижмите его к стенке контейнера. Вы, вероятно, не сможете увидеть луч фонарика, хотя вы можете увидеть яркие искры там, где свет падает на пыль, пузырьки воздуха или другие мелкие частицы в воде. Это очень похоже на то, как солнечный свет распространяется в космосе.
  2. Добавьте около 1/4 стакана молока (для емкости 2–1/2 галлона – увеличьте количество молока для емкости большего размера). Влейте молоко в емкость, чтобы смешать его с водой. Теперь, если вы направите фонарик на борт аквариума, вы увидите луч света в воде. Частицы молока рассеивают свет. Осмотрите емкость со всех сторон. Обратите внимание, если вы посмотрите на емкость сбоку, луч фонарика выглядит слегка синим, а конец фонарика – слегка желтым.
  3. Добавьте в воду еще молока. По мере увеличения количества частиц в воде свет от фонарика рассеивается сильнее. Луч кажется еще более голубым, в то время как путь самого дальнего от фонарика луча меняется от желтого к оранжевому. Если вы посмотрите в фонарик через резервуар, он будет выглядеть оранжевым или красным, а не белым. Луч также, кажется, распространяется, когда он пересекает контейнер. Синий конец, где есть рассеивающие свет частицы, подобен небу в ясный день. Оранжевый конец подобен небу перед восходом или закатом.

Как это работает

Свет распространяется в прямая линия до тех пор, пока не встретит частицы, которые отклоняют или рассеивают ее. В чистом воздухе или воде вы не можете увидеть луч света, и он движется по прямому пути. Когда в воздухе или воде есть частицы, такие как пыль, пепел, лед или капли воды, свет рассеивается краями частиц.

Молоко представляет собой коллоид, содержащий мельчайшие частицы жира и белка. Смешанные с водой, частицы рассеивают свет так же, как пыль рассеивает свет в атмосфере. Свет рассеивается по-разному, в зависимости от его цвета или длины волны. Синий свет рассеивается больше всего, а оранжевый и красный свет рассеиваются меньше всего.. Смотреть на дневное небо – все равно что смотреть сбоку на луч фонарика – вы видите рассеянный синий свет. Смотреть на восход или закат – все равно что смотреть прямо в луч фонарика – вы видите не рассеянный свет, оранжевый и красный.

Чем отличается восход и закат от дневного неба? Это количество атмосферы, которую солнечный свет должен пересечь, прежде чем он достигнет ваших глаз. Если вы думаете об атмосфере как о покрытии, покрывающем Землю, солнечный свет в полдень проходит через самую тонкую часть покрытия (которая имеет наименьшее количество частиц). Солнечный свет на восходе и закате должен идти боком к одной и той же точке через гораздо большее «покрытие», что означает, что существует намного больше частиц, которые могут рассеивать свет.

Хотя в атмосфере Земли происходит несколько типов рассеяния, рэлеевское рассеяние в первую очередь отвечает за голубой цвет дневного неба и красноватый оттенок восходящего и заходящего солнца. Эффект Тиндаля также играет роль, но он не является причиной голубого цвета неба, потому что молекулы в воздухе меньше длины волны видимого света.

Источники

  • Смит, Гленн С. (2005). «Цветовое зрение человека и ненасыщенный синий цвет дневного неба». Американский журнал физики . 73 (7): 590–97. DOI: 10.1119/1.1858479
  • Янг, Эндрю Т. (1981). «Рэлеевское рассеяние». Прикладная оптика . 20 (4): 533–5. doi: 10.1364/AO.20.000533
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий