Zašto je nebo plavo: kako objasniti djetetu i odrasloj osobi? Zašto je nebo plavo? Zašto je nebo plavo fizika.

Jeste li se ikada zapitali zašto je nebo plavo? Uostalom, atmosfera se sastoji od prozirnog zraka, a sunčeva svjetlost je bijela. Kako se događa da danju u svjetlosti Sunca nebo postane plavo i neprozirno. Do 1899. ovaj je paradoks bio nerješiv, no sada znanost zna odgovor.

Zašto je nebo plavo?

Odgovor leži u prirodi svjetla. Bijelo svjetlo sastoji se od sedam boja spektra: crvene, narančaste, žute, zelene, plave, plave i ljubičaste, od kojih svaka odgovara određenoj valnoj duljini. Valne duljine crvene svjetlosti su najduže, narančaste malo kraće...ljubičaste su najkraće.

1. Sunce
2. zrake svjetla
3. Boje spektra koje čine vidljivi dio zračenja (svjetlosti) našeg Sunca.
4. Zemlja

Prolaskom kroz gustu Zemljinu atmosferu svjetlost se počinje raspršivati, lomeći se na najsitnijim česticama plina, vodene pare i prašine. Kao što možda pretpostavljate, ne raspršuju se sve komponente spektra jednako. Tako dugi crveni valovi praktički se ne raspršuju u stranu, prateći zraku do samog tla. Plava kratkovalna svjetlost, naprotiv, vrlo je dobro raspršena na strane, bojeći cijelo nebo u plavo-plavim tonovima.

1. svjetlosni valovi
2. Zemljina atmosfera
3. Lom i raspršenje plavog dijela spektra

Što je valna duljina svjetlosti kraća, to se ona više raspršuje u atmosferi i obrnuto. Brojkom "3" na slici je označen proces loma svjetlosti na molekulama plina, česticama prašine i kapljicama vode koje ispunjavaju atmosferu.

Kratak odgovor: Plavi dio spektra boja Sunca, zbog kratke valne duljine, bolje se raspršuje u zemljinoj atmosferi u odnosu na ostalih 6 boja spektra.

Zašto nebo NIJE ljubičasto?

Ljubičasti dio spektra doista ima kraću valnu duljinu od plavog dijela i stoga se bolje raspršuje u atmosferi. Međutim, naše nebo nije ljubičasto. Zašto? Prvo, Sunce ima neujednačen spektar - ljubičasto zračenje mnogo je manje od plavog. Drugo, ljudske su oči manje osjetljive na ljubičastu boju.

Zašto je zalazak sunca crven?

Tijekom izlaska i zalaska sunca, sunčeva svjetlost putuje tangencijalno na zemljinu površinu - udaljenost koju prijeđe zraka kroz atmosferu značajno se povećava. Sva svjetlost kratkih valnih duljina se raspršuje u stranu mnogo prije nego što stigne do promatrača. Samo dugi narančasti i crveni valovi dopiru do tla, koji se lagano raspršuju duž izravnih zraka i boje lokalni dio neba.

Zašto je nebo plavo - vrlo je teško pronaći odgovor na tako jednostavno pitanje. Mnogi su znanstvenici razmišljali o odgovoru. Najbolje rješenje problema predložio je prije otprilike 100 godina engleski fizičar Lord John Rayleigh.

Ali krenimo od početka. Sunce emitira zasljepljujuće čistu bijelu svjetlost. Dakle, boja neba bi trebala biti ista, ali je još uvijek plava. Što se događa s bijelom svjetlošću u zemljinoj atmosferi?

Boja praska sunca

Prava boja sunčeve svjetlosti je bijela. Bijela svjetlost je mješavina obojenih zraka. Pomoću prizme možemo napraviti dugu. Prizma rastavlja bijelu zraku u obojene trake: crvenu, narančastu, žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. Kombinirajući se zajedno, ove zrake ponovno tvore bijelu svjetlost. Može se pretpostaviti da se sunčeva svjetlost najprije razdvoji na obojene komponente. Tada se nešto dogodi i samo plave zrake stignu do površine Zemlje.

Hipoteze postavljene u različitim vremenima

Postoji nekoliko mogućih objašnjenja. Zrak koji okružuje Zemlju je mješavina plinova: dušika, kisika, argona i drugih. Atmosfera također sadrži vodenu paru i kristale leda. Prašina i druge sitne čestice lebde u zraku. Ozonski omotač nalazi se u gornjoj atmosferi. Može li to biti razlog?

Neki su znanstvenici vjerovali da molekule ozona i vode apsorbiraju crvene zrake, a propuštaju plave. No pokazalo se da u atmosferi jednostavno nema dovoljno ozona i vode da nebo oboji u plavo.

Godine 1869. Englez John Tyndall sugerirao je da prašina i druge čestice raspršuju svjetlost. Plava svjetlost se najmanje raspršuje i prolazi kroz slojeve takvih čestica kako bi došla do površine Zemlje. U svom je laboratoriju napravio model smoga i osvijetlio ga jarkom bijelom zrakom. Smog je postao duboko plav.

Tyndall je zaključio da ako je zrak apsolutno čist, onda ništa ne bi raspršilo svjetlost i mogli bismo se diviti blistavo bijelom nebu. Lord Rayleigh također je podržavao ovu ideju, ali ne zadugo. Godine 1899. objavio je svoje objašnjenje: zrak je taj koji boji nebo u plavo, a ne prašina ili dim.

Odnos između boje i valne duljine

Dio sunčevih zraka prolazi između molekula plina bez sudara s njima i nepromijenjen dolazi do površine Zemlje. Drugi, najveći dio, apsorbiraju molekule plina. Kad se fotoni apsorbiraju, molekule se pobuđuju, odnosno nabijaju energijom, a zatim je ponovno emitiraju u obliku fotona. Ti sekundarni fotoni imaju različite valne duljine i mogu biti bilo koje boje od crvene do ljubičaste.

Rasipaju se na sve strane: i na Zemlju, i na Sunce, i na strane. Lord Rayleigh je sugerirao da boja emitiranog snopa ovisi o prevladavanju kvanta jedne ili druge boje u snopu. Kada se molekula plina sudari sa solarnim fotonima, postoji osam plavih kvanta za jedan sekundarni crveni kvant.

Kakav je rezultat? Intenzivno plavo svjetlo doslovno se slijeva na nas sa svih strana od milijardi atmosferskih molekula plina. Ova svjetlost ima pomiješane fotone drugih boja, tako da nema čistu plavu nijansu.

Zašto je nebo plavo?

Prije nego što stigne do površine zemlje, gdje je ljudi mogu promatrati, sunčeva svjetlost mora proći kroz cijeli zračni omotač planeta. Svjetlo ima široki spektar u kojem se još uvijek ističu primarne boje, nijanse duge. Od ovog spektra, crvena ima najdužu valnu duljinu svjetlosti, dok ljubičasta ima najkraću. Pri zalasku sunca solarni disk brzo postaje crven i juri bliže horizontu.

U tom slučaju svjetlost mora svladati sve veću debljinu zraka, a dio valova se gubi. Prvo nestaje ljubičasta, zatim plava, plava. Najdulji valovi crvene boje i dalje prodiru do površine Zemlje do posljednjeg, pa stoga solarni disk i aureola oko njega do posljednjih trenutaka imaju crvenkaste nijanse.

Zašto je nebo plavo - zanimljiv video

Što se mijenja navečer?

Bliže zalasku, Sunce žuri prema horizontu, što niže pada, to se večer brže približava. U takvim trenucima, sloj atmosfere koji odvaja izvornu sunčevu svjetlost od zemljine površine počinje dramatično rasti zbog kuta nagiba. U jednom trenutku, zadebljali sloj prestaje propuštati druge svjetlosne valove osim crvene, iu tom trenutku nebo je obojeno u ovu boju. Plave boje više nema, ona se apsorbira u procesu prolaska kroz slojeve atmosfere.

Zanimljiva činjenica: pri zalasku sunca, sunce i nebo prolaze kroz čitavu paletu nijansi kako jedna ili druga od njih prestaje prolaziti kroz atmosferu. Isto se može primijetiti u vrijeme izlaska sunca, uzroci obje pojave su isti.

Što se događa pri izlasku sunca?

Pri izlasku sunca sunčeve zrake prolaze kroz isti proces, ali obrnutim redoslijedom. To jest, prvo se prve zrake probijaju kroz debljinu atmosfere pod jakim kutom, samo crveni spektar dopire do površine. Stoga je izlazak sunca u početku crven. Zatim, kako se izlazak sunca i kut mijenjaju, počinju prolaziti valovi drugih boja - nebo postaje narančasto, a zatim postaje uobičajeno plavo. Primjećuje se poludnevno tamnoplavo nebo, a zatim, do večeri, počinje ponovno prelaziti u grimizno. Na jednoj strani neba, daleko od sunca, uočava se plavo-crna nijansa, ali što je bliže zvijezdi koja zalazi, to se više crvenih nijansi može vidjeti u blizini horizonta, sve dok Sunce potpuno ne nestane.

Takvi se fenomeni boja opažaju posvuda. Sunce postaje crveno, kao i dijelovi neba koji su mu blizu, kako na ekvatoru tako i na polovima. Ovaj fenomen se može vidjeti na cijelom planetu. Ponekad zalasci ili izlasci sunca imaju zasićenije crvene tonove, to je zbog stanja atmosfere, prisutnosti aerosola ili suspenzija u njoj. U drugim slučajevima, boja nije tako izražena, umjerenija. Postoje narodni znakovi koji vam omogućuju da odredite vrijeme za sljedeći dan prema nijansama zalaska sunca - ljudi su naučili analizirati boje i predvidjeti stanje atmosfere iz njih s većom ili manjom točnošću.

Dakle, crvena boja zalaska sunca je posljedica činjenice da se samo crvene boje sunčevog spektra, koje imaju najveću valnu duljinu, probijaju kroz debljinu atmosfere pod velikim kutom. Crvena boja izlaska sunca povezana je s istim faktorom. Ostatak dana nebo je plavo, jer ova nijansa može utopiti ostatak spektra, imajući najveću sposobnost raspršivanja.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Za vedrog sunčanog dana, nebo iznad nas izgleda jarko plavo. Navečer zalazak sunca boji nebo u crvene, ružičaste i narančaste boje. Pa zašto je nebo plavo i što čini zalazak sunca crvenim?

Koje je boje sunce?

Naravno da je sunce žuto! Svi stanovnici Zemlje će odgovoriti, a stanovnici Mjeseca neće se složiti s njima.

Sa Zemlje Sunce izgleda žuto. Ali u svemiru ili na Mjesecu, Sunce bi nam izgledalo bijelo. U svemiru ne postoji atmosfera koja raspršuje sunčevu svjetlost.

Na Zemlji se neke od kratkih valnih duljina sunčeve svjetlosti (plava i ljubičasta) apsorbiraju raspršivanjem. Ostatak spektra izgleda žuto.

A u svemiru, nebo izgleda tamno ili crno umjesto plavo. To je rezultat nepostojanja atmosfere, pa se svjetlost ni na koji način ne raspršuje.

Ali ako pitate za boju sunca u večernjim satima. Ponekad će odgovor biti sunce je CRVENO. Ali zašto?

Zašto je sunce crveno na zalasku?

Kako se Sunce kreće prema zalasku, sunčeva svjetlost mora prijeći veću udaljenost u atmosferi da bi stigla do promatrača. Manje izravne svjetlosti dopire do naših očiju i Sunce izgleda manje svijetlo.

Budući da sunčeva svjetlost mora prijeći veće udaljenosti, dolazi do većeg raspršenja. Crveni dio spektra sunčeve svjetlosti bolje prolazi kroz zrak od plavog dijela. I vidimo crveno sunce. Što se Sunce spušta niže do horizonta, to je zračno "povećalo" kroz koje ga vidimo veće i ono je crvenije.

Iz istog razloga čini nam se da je Sunce mnogo većeg promjera nego danju: sloj zraka igra ulogu povećala za zemaljskog promatrača.

Nebo oko zalazećeg sunca može se obojiti različitim bojama. Nebo je najljepše kada u zraku ima puno sitnih čestica prašine ili vode. Ove čestice reflektiraju svjetlost u svim smjerovima. U tom slučaju raspršuju se kraći svjetlosni valovi. Promatrač vidi svjetlosne zrake većih valnih duljina, pa se nebo čini crvenim, ružičastim ili narančastim.

Vidljivo svjetlo je oblik energije koji može putovati svemirom. Svjetlo sunca ili žarulje sa žarnom niti izgleda bijelo, au stvarnosti je mješavina svih boja. Glavne boje koje čine bijelu boju su crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo i ljubičasta. Ove se boje neprestano mijenjaju jedna u drugu, stoga, osim primarnih boja, postoji i ogroman broj različitih nijansi. Sve te boje i nijanse mogu se promatrati na nebu u obliku duge koja se javlja u područjima visoke vlažnosti.

Zrak koji ispunjava cijelo nebo mješavina je sitnih molekula plina i malih čvrstih čestica poput prašine.

Sunčeve zrake, koje dolaze iz svemira, pod utjecajem atmosferskih plinova počinju se raspršivati, a taj se proces odvija prema Rayleighovu zakonu raspršenja. Dok svjetlost putuje kroz atmosferu, većina dugih valnih duljina optičkog spektra prolazi nepromijenjeno. Samo mali dio crvene, narančaste i žute boje stupa u interakciju sa zrakom, sudarajući se s molekulama i prašinom.

Kada se svjetlost sudari s molekulama plina, svjetlost se može reflektirati u različitim smjerovima. Neke boje, poput crvene i narančaste, dopiru izravno do promatrača prolazeći izravno kroz zrak. Ali većina plave svjetlosti ponovno se odbija od molekula zraka u svim smjerovima. Na taj se način plavo svjetlo raspršuje po nebu i ono izgleda plavo.

Međutim, mnoge kraće valne duljine svjetlosti apsorbiraju molekule plina. Nakon apsorpcije, plava boja se emitira u svim smjerovima. Razbacano je po cijelom nebu. U kojem god smjeru pogledali, nešto od ove raspršene plave svjetlosti dopire do promatrača. Budući da je plavo svjetlo vidljivo posvuda iznad glave, nebo izgleda plavo.

Ako pogledate prema horizontu, nebo će imati blijedu nijansu. To je rezultat činjenice da svjetlost putuje veću udaljenost u atmosferi do promatrača. Raspršenu svjetlost opet raspršuje atmosfera, a do oka promatrača dopire manje plavetnila. Stoga se boja neba u blizini horizonta čini bljeđom ili čak potpuno bijelom.

Zašto je svemir crn?

U svemiru nema zraka. Budući da nema prepreka od kojih bi se svjetlost mogla reflektirati, svjetlost se širi izravno. Zrake svjetlosti se ne raspršuju, a "nebo" izgleda tamno i crno.

Atmosfera.

Atmosfera je mješavina plinova i drugih tvari koje okružuju Zemlju, u obliku tanke, uglavnom prozirne ljuske. Atmosferu drži Zemljina gravitacija. Glavne komponente atmosfere su dušik (78,09%), kisik (20,95%), argon (0,93%) i ugljikov dioksid (0,03%). Atmosfera također sadrži male količine vode (na različitim mjestima njezina koncentracija se kreće od 0% do 4%), čvrste čestice, plinove neon, helij, metan, vodik, kripton, ozon i ksenon. Znanost koja proučava atmosferu zove se meteorologija.

Život na Zemlji ne bi bio moguć bez prisutnosti atmosfere koja opskrbljuje kisikom potrebnim za disanje. Osim toga, atmosfera obavlja još jednu važnu funkciju - izjednačava temperaturu na cijelom planetu. Da nema atmosfere, tada bi na nekim mjestima na planeti mogla biti vrelina, a na drugim mjestima bi bilo izuzetno hladno, temperaturni raspon mogao bi se kretati od -170 ° C noću do + 120 ° C danju. Atmosfera nas također štiti od štetnog zračenja Sunca i prostora, upijajući ga i raspršujući.

Struktura atmosfere

Atmosfera se sastoji od različitih slojeva, a podjela na te slojeve događa se prema njihovoj temperaturi, molekularnom sastavu i električnim svojstvima. Ovi slojevi nemaju izražene granice, mijenjaju se sezonski, a osim toga, njihovi parametri se mijenjaju na različitim geografskim širinama.

Homosfera

• Donjih 100 km uključujući troposferu, stratosferu i mezopauzu.
• Čini 99% mase atmosfere.
• Molekule nisu odvojene prema molekularnoj težini.
• Sastav je prilično homogen, s izuzetkom nekih malih lokalnih anomalija. Homogenost se održava stalnim miješanjem, turbulentnošću i turbulentnom difuzijom.
• Voda je jedna od dvije neravnomjerno raspoređene komponente. Kada se vodena para diže, hladi se i kondenzira, a zatim se vraća na zemlju u obliku padalina - snijega i kiše. Sama stratosfera je vrlo suha.
• Ozon je još jedna molekula čija je raspodjela neravnomjerna. (O ozonskom omotaču u stratosferi pročitajte u nastavku.)

heterosfera

• Prostire se iznad homosfere, uključuje termosferu i egzosferu.
• Razdvajanje molekula ovog sloja temelji se na njihovim molekulskim težinama. Teže molekule poput dušika i kisika koncentrirane su na dnu sloja. Oni lakši, helij i vodik, dominiraju u gornjem dijelu heterosfere.

Razdvajanje atmosfere na slojeve ovisno o njihovim električnim svojstvima.

Neutralna atmosfera

• Ispod 100 km.

Ionosfera

• Otprilike iznad 100 km.
• Sadrži električki nabijene čestice (ione) nastale apsorpcijom ultraljubičastog svjetla
• Stupanj ionizacije mijenja se s nadmorskom visinom.
• Različiti slojevi reflektiraju duge i kratke radiovalove. To omogućuje da se radio signali koji se šire ravnom linijom savijaju oko kuglaste površine Zemlje.
• Aurore se pojavljuju u tim atmosferskim slojevima.
• Magnetosfera je gornji dio ionosfere, proteže se do oko 70 000 km, ta visina ovisi o intenzitetu sunčevog vjetra. Magnetosfera nas štiti od visokoenergetskih nabijenih čestica sunčevog vjetra zadržavajući ih u Zemljinom magnetskom polju.

Razdvajanje atmosfere na slojeve ovisno o njihovim temperaturama

Visina gornje granice troposfera ovisi o godišnjim dobima i zemljopisnoj širini. Proteže se od površine zemlje do visine od oko 16 km na ekvatoru, te do visine od 9 km na sjevernom i južnom polu.

• Prefiks "tropo" znači promjena. Promjena parametara troposfere događa se zbog vremenskih uvjeta - na primjer, zbog kretanja atmosferskih fronti.
• Kako se nadmorska visina povećava, temperatura pada. Topli zrak se diže, zatim se hladi i spušta natrag na Zemlju. Taj se proces naziva konvekcija, javlja se kao rezultat kretanja zračnih masa. Vjetrovi u ovom sloju pušu uglavnom okomito.
• Ovaj sloj sadrži više molekula nego svi ostali slojevi zajedno.

Stratosfera- proteže se otprilike od visine od 11 km do 50 km.

• Ima vrlo tanak sloj zraka.
• Prefiks "strato" odnosi se na slojeve ili raslojavanje.
• Donji dio stratosfere prilično je miran. Mlazni zrakoplovi često lete u nižoj stratosferi kako bi zaobišli loše vrijeme u troposferi.
• U gornjem dijelu stratosfere pušu jaki vjetrovi poznati kao visinske mlazne struje. Pušu vodoravno brzinom do 480 km/h.
• Stratosfera sadrži "ozonski omotač" koji se nalazi na visini od otprilike 12 do 50 km (ovisno o geografskoj širini). Iako je koncentracija ozona u ovom sloju samo 8 ml/m 3 , on vrlo učinkovito apsorbira sunčeve štetne ultraljubičaste zrake i time štiti život na zemlji. Molekula ozona sastoji se od tri atoma kisika. Molekule kisika koje udišemo sadrže dva atoma kisika.
• Stratosfera je vrlo hladna, temperatura joj je oko -55°C pri dnu i raste s visinom. Porast temperature nastaje zbog apsorpcije ultraljubičastih zraka kisikom i ozonom.

Mezosfera- prostire se na nadmorskim visinama od oko 100 km.

Za vedrog sunčanog dana, nebo iznad nas ima jarko plavu boju. U večernjim satima, pri zalasku sunca, nebo poprima duboku crvenu boju s brojnim nijansama koja je oku ugodna. Pa zašto je nebo plavo tijekom dana? Što čini zalazak sunca crvenim? Kako prozirni zrak svjetluca plavim i crvenim nijansama u različito doba dana?

Ovdje ću predstaviti 2 odgovora: prvi je više pojednostavljen za općeg čitatelja, drugi je znanstveniji i točniji. Odaberite sami koji vam se sviđa.

1. Zašto je nebo plavo, a ne zeleno? Odgovor za glupane

Svjetlo sunca ili svjetiljke izgleda bijelo, ali bijela je zapravo mješavina svih 7 postojećih boja: crvene, narančaste, žute, zelene, cijan, indigo i ljubičaste (slika 1). Nebo (atmosfera) je ispunjeno zrakom. Zrak je mješavina sićušnih molekula plina i malih komadića čvrstog materijala poput prašine. Dok sunčeva svjetlost putuje kroz zrak, ona se sudara s česticama zraka. Kada snop svjetlosti pogodi molekule plina, može se "odbiti" u drugom smjeru (raspršiti).

Neke sastavne boje bijelog svjetla, poput crvene i narančaste, prolaze izravno od Sunca u naše oči bez raspršivanja. Ali većina plavih zraka "odbija" se od čestica zraka u svim smjerovima. Tako je cijelo nebo doslovno izbodeno plavim zrakama. Kad podignete pogled, dio ove plave svjetlosti dopire do vašeg oka i vidite plavu svjetlost sa cijele glave! Evo, zapravo, zašto je nebo plavo!

Naravno, sve je pojednostavljeno do maksimuma, ali ispod je pasus u kojem se temeljnije opisuje svojstvo našeg voljenog neba iznad naših glava i razlozi koji objašnjavaju zašto je boja neba ipak plava, a ne zelena!

2. Zašto je nebo plavo? napredni odgovor

Pogledajmo pobliže prirodu svjetla i boje. Boja je, kao što svi znaju, svojstvo svjetla koje naše oči i mozak mogu uočiti i definirati. Sunčeva svjetlost je velika količina bijelih zraka, koje se sastoje od svih 7 duginih boja. Svjetlost ima svojstvo disperzije (slika 1). Sve je obasjano Suncem, ali neki objekti reflektiraju zrake samo jedne boje, na primjer plave, dok drugi reflektiraju samo zrake žute itd. Ovako čovjek definira boje. Dakle, Sunce obasjava Zemlju svojim bijelim zrakama, ali ga obavija atmosfera (debeli sloj zraka) i kada ta bijela (od svih boja) zraka prolazi kroz atmosferu, zrak je taj koji se raspršuje (širi). ) svih 7 obojenih zraka bijele sunčeve zrake, ali s većom snagom, to su njegove plavo-plave zrake (drugim riječima, atmosfera doslovno počinje svijetliti plavo). Ostale boje direktno padaju sa Sunca u naše oči (slika 2).

Zašto je plava boja najrasprostranjenija u atmosferi? Ovo je prirodni fenomen, a opisuje ga Rayleighov fizikalni zakon. Jednostavnije rečeno, postoji formula koju je Rayleigh izveo 1871. godine, a koja određuje kako raspršenje svjetlosti (zraka) ovisi o boji tog snopa (odnosno o takvom svojstvu snopa kao što je valna duljina) . I dogodilo se da nebesko plava boja ima najkraću valnu duljinu i, sukladno tome, najveću disperziju.

Zašto je nebo crveno tijekom izlaska i zalaska sunca? Pri zalasku ili izlasku sunce je nisko na horizontu, što uzrokuje da sunčeve zrake padaju koso

jut na Zemlju. Duljina snopa se, naravno, višestruko povećava (sl. 3), pa je stoga na tako velikoj udaljenosti gotovo cijeli kratkovalni (plavo-plavi) dio spektra raspršen u atmosferi i ne dopire do Zemljina površina. Do nas dopiru samo dugi valovi, žuto-crveni. Upravo takvu boju nebo poprima za vrijeme izlaska i zalaska sunca. Zato je nebo, osim plavo i plavo, još i žuto i crveno!

A sada, za potpuno razumijevanje svega navedenog, nekoliko riječi o atmosferi.

Što je atmosfera (nebeski svod)?

Atmosfera je mješavina molekula plina i drugih materijala koji okružuju Zemlju. U osnovi, atmosfera se sastoji od plinova dušika (78%) i kisika (21%). Plinovi i voda (u obliku pare, kapljica i kristala leda) najčešći su sastojci atmosfere. Tu su i male količine drugih plinova, kao i mnogo finih čestica kao što su prašina, čađa, pepeo, sol iz oceana itd. Sastav atmosfere mijenja se ovisno o geografskom položaju, vremenskim prilikama i još mnogo toga. Negdje može biti više vode u zraku nakon kišne oluje ili u blizini oceana, negdje vulkani izbacuju velike količine čestica prašine visoko u atmosferu.

Atmosfera je gušća u svom donjem dijelu, u blizini Zemlje. S visinom se postupno prorjeđuje. Ne postoji oštar jaz između atmosfere i prostora. Zato na nebu vidimo preljeve plavetnila i modrine, upravo zato što je atmosfera na nebu svugdje drugačija, ima drugačiju strukturu i svojstva.

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.