Proste wyjaśnienie

Czym jest niebo?

Niebo jest nieskończonością. Dla każdego narodu niebo jest symbolem czystości, ponieważ uważa się, że mieszka tam sam Bóg. Ludzie, zwracając się do nieba, proszą o deszcz lub odwrotnie o słońce. Oznacza to, że niebo to nie tylko powietrze, niebo jest symbolem czystości i czystości.

niebo - to tylko powietrze, to zwykłe powietrze, którym oddychamy co sekundę, to, czego nie można zobaczyć i dotknąć, bo jest przezroczyste i nieważkie. Ale oddychamy przezroczystym powietrzem, dlaczego nabiera ono tak niebieskiego koloru nad głową? Powietrze zawiera kilka pierwiastków, azot, tlen, dwutlenek węgla, parę wodną, ​​różne cząstki pyłu, które są w ciągłym ruchu.

Z punktu widzenia fizyki

W praktyce, jak mówią fizycy, niebo to po prostu powietrze, zabarwione promieniami słońca. Mówiąc najprościej, słońce świeci na Ziemię, ale w tym celu promienie słoneczne muszą przejść przez ogromną warstwę powietrza, która dosłownie otacza Ziemię. I tak, jak promień słońca ma wiele kolorów, a raczej siedem kolorów tęczy. Dla tych, którzy nie wiedzą, warto przypomnieć, że siedem kolorów tęczy to czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fioletowy.

Co więcej, każdy promień ma wszystkie te kolory, a przechodząc przez tę warstwę powietrza, rozpryskuje różne kolory tęczy we wszystkich kierunkach, ale najbardziej rozprzestrzenia się kolor niebieski, dzięki czemu niebo nabiera koloru niebieskiego. W skrócie błękitne niebo to spray, który daje promień pomalowany na ten kolor.

I na księżycu

Nie ma atmosfery, dlatego niebo na Księżycu nie jest niebieskie, lecz czarne. Astronauci, którzy wchodzą na orbitę, widzą czarno-czarne niebo, na którym błyszczą planety i gwiazdy. Oczywiście niebo na Księżycu wygląda bardzo pięknie, ale i tak nie chciałbym widzieć nad głową ciągle czarnego nieba.

Niebo zmienia kolor

Niebo nie zawsze jest niebieskie, ma tendencję do zmiany koloru. Każdy chyba zauważył, że czasem jest białawy, czasem niebiesko-czarny… Dlaczego tak jest? Na przykład w nocy, kiedy słońce nie wysyła swoich promieni, widzimy, że niebo nie jest niebieskie, a atmosfera wydaje się nam przezroczysta. A przez przezroczyste powietrze człowiek może zobaczyć planety i gwiazdy. A w ciągu dnia niebieski kolor ponownie niezawodnie ukryje tajemniczą przestrzeń przed wścibskimi oczami.

Różne hipotezy Dlaczego niebo jest niebieskie? (hipotezy Goethego, Newtona, naukowców XVIII wieku, Rayleigha)

Jakich hipotez nie wysunięto w różnych momentach, aby wyjaśnić kolor nieba. Obserwując, jak dym na tle ciemnego kominka nabiera niebieskawego koloru, Leonardo da Vinci napisał: „... jasność nad ciemnością staje się niebieska, im piękniejsza, tym doskonalsze są światło i ciemność”. było trzymane Goethego, który był nie tylko światowej sławy poetą, ale także największym przyrodnikiem swoich czasów. Jednak to wyjaśnienie koloru nieba okazało się nie do utrzymania, ponieważ, jak się później okazało, mieszanie czerni i bieli może dać tylko odcienie szarości, a nie kolory. Niebieski kolor dymu z kominka wynika z zupełnie innego procesu.

Po odkryciu interferencji, zwłaszcza w cienkich warstwach, niuton próbował zastosować interferencję, aby wyjaśnić kolor nieba. Aby to zrobić, musiał przyznać, że krople wody mają postać cienkościennych baniek, jak bańki mydlane. Ale ponieważ kropelki wody zawarte w atmosferze są w rzeczywistości kulami, hipoteza ta wkrótce „pęknie” jak bańka mydlana.

Naukowcy XVIII wieku Mariotte, Bouguer, Euler myśleli, że niebieski kolor nieba wynika z własnego koloru składników powietrza. Wyjaśnienie to uzyskało nawet pewne potwierdzenie później, już w XIX wieku, kiedy ustalono, że ciekły tlen ma kolor niebieski, a ciekły ozon jest niebieski. OB był najbliższy poprawnego wyjaśnienia koloru nieba. Saussure. Uważał, że gdyby powietrze było absolutnie czyste, niebo byłoby czarne, ale powietrze zawiera zanieczyszczenia, które odbijają głównie kolor niebieski (w szczególności para wodna i kropelki wody). Do drugiej połowy XIX wieku. zgromadzono bogactwo materiału doświadczalnego dotyczącego rozpraszania światła w cieczach i gazach, w szczególności odkryto jedną z cech rozproszonego światła pochodzącego z nieba, jego polaryzację. Arago jako pierwszy ją odkrył i zbadał. Było to w 1809 roku. Później Babinet, Brewster i inni naukowcy zajmowali się badaniem polaryzacji firmamentu. Kwestia koloru nieba tak przykuła uwagę naukowców, że trwające eksperymenty nad rozpraszaniem światła w cieczach i gazach, które miały znacznie szersze znaczenie, były prowadzone z punktu widzenia „laboratoryjnego odtwarzania barwy niebieskiej”. koloru nieba.” Wskazują na to również tytuły prac: „Symulacja niebieskiego koloru nieba „Brucke” czyli „O niebieskim kolorze nieba polaryzacja światła przez materię mętną w ogóle” Tyndalla Powodzenie tych eksperymentów skierowało myśli naukowców na właściwą ścieżkę - szukania przyczyny niebieskiego koloru nieba w rozpraszaniu światła słonecznego w atmosferze.

Rayleigh, angielski naukowiec, jako pierwszy stworzył spójną, rygorystyczną teorię matematyczną molekularnego rozpraszania światła w atmosferze. Uważał, że rozpraszanie światła nie zachodzi na zanieczyszczeniach, jak sądzili jego poprzednicy, ale na samych cząsteczkach powietrza. Pierwsza praca Rayleigha na temat rozpraszania światła została opublikowana w 1871 roku. W ostatecznym kształcie jego teoria rozpraszania, oparta na ustalonej wówczas elektromagnetycznej naturze światła, została przedstawiona w pracy „O świetle z nieba, jego polaryzacji i kolor”, opublikowany w 1899 r. Rayleigh (jego pełne imię i nazwisko to John William Strutt, Lord Rayleigh III) jest często nazywany Rayleigh the Scatterer, w przeciwieństwie do jego syna, Lorda Rayleigh IV, za jego pracę w dziedzinie rozpraszania światła. Rayleigh IV , za swój wielki wkład w rozwój fizyki atmosfery, nazywa się Rayleigh Atmospheric.Aby wyjaśnić kolor nieba, przytoczymy tylko jeden z wniosków teorii Rayleigha, do innych będziemy się odwoływać kilkakrotnie przy wyjaśnianiu różnych zjawisk optycznych. Wniosek ten mówi: jasność lub intensywność rozproszonego światła zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do czwartej potęgi długości fali światła padającego na rozpraszającą cząsteczkę. Tak więc rozpraszanie molekularne jest niezwykle czułe na najmniejszą zmianę długości fali światła. Na przykład długość fali fioletu nowe promienie (0,4 μm) są około dwa razy mniejsze niż długość fali czerwonych (0,8 μm). Zatem promienie fioletowe będą rozpraszane 16 razy silniej niż czerwone, a przy równym natężeniu padających promieni będzie ich 16 razy więcej w świetle rozproszonym. Wszystkie inne kolorowe promienie widzialnego widma (niebieski, cyjan, zielony, żółty, pomarańczowy) zostaną włączone do światła rozproszonego w ilościach odwrotnie proporcjonalnych do czwartej potęgi długości fali każdego z nich. Jeśli teraz wszystkie kolorowe promienie rozproszone zostaną zmieszane w takim stosunku, wówczas kolor mieszaniny rozproszonych promieni będzie niebieski.

Bezpośrednie światło słoneczne (tj. Światło pochodzące bezpośrednio z dysku słonecznego), tracące głównie promienie niebieskie i fioletowe w wyniku rozpraszania, nabiera słabego żółtawego zabarwienia, które nasila się, gdy Słońce schodzi w kierunku horyzontu. Teraz promienie muszą pokonywać coraz dłuższą drogę w atmosferze. Na długiej ścieżce utrata promieni krótkofalowych, tj. fioletowych, niebieskich, niebieskich staje się coraz bardziej zauważalna, a przy bezpośrednim świetle Słońca lub Księżyca do powierzchni Ziemi docierają głównie promienie długofalowe - czerwone, pomarańczowy żółty. Dlatego kolor Słońca i Księżyca staje się najpierw żółty, potem pomarańczowy i czerwony. Czerwony kolor Słońca i niebieski kolor nieba to dwie konsekwencje tego samego procesu rozpraszania. W świetle bezpośrednim, po przejściu przez grubość atmosfery, pozostają głównie promienie długofalowe (czerwone Słońce), promienie krótkofalowe (błękitne niebo) wpadają w światło rozproszone. Tak więc teoria Rayleigha bardzo jasno i przekonująco wyjaśniła zagadkę błękitnego nieba i czerwonego Słońca.

termiczne rozpraszanie molekularne nieba

HIPOTEZA: Plan pracy: Zbadanie, czym jest światło; Zbadaj zmianę barwy przezroczystego ośrodka pod kątem padania promieni świetlnych; Podaj naukowe wyjaśnienie obserwowanego zjawiska. Zmiany koloru nieba są związane z kątem padania promieni świetlnych w atmosferę ziemską.

Część teoretyczna Wszyscy widzieli, jak mienią się wszystkie kolory tęczy, krawędzie kryształu, małe kropelki rosy. Co się dzieje? W końcu promienie białego światła słonecznego padają na przezroczyste bezbarwne ciała. Zjawiska te są znane ludziom od dawna. Przez długi czas uważano, że światło białe jest najprostsze, a powstające kolory to szczególne właściwości pewnych ciał.

1865 Jamesa Maxwella. Stworzył teorię fal elektromagnetycznych. Światło to rok EMW. Heinrich Hertz odkrył sposób tworzenia i rozpowszechniania EMW.

Światło to fale elektromagnetyczne, które są zbiorem fal o różnych długościach. Za pomocą naszego wzroku postrzegamy mały przedział długości EMW jako światło. Razem te fale dają nam białe światło. A jeśli wybierzemy jakąś część fal z tego przedziału, to postrzegamy je jako światło o jakimś kolorze. W sumie jest siedem kolorów podstawowych.

Przebieg doświadczenia: Napełniamy pojemnik (akwarium) wodą; Dodaj trochę mleka do wody (są to cząsteczki kurzu) Światło latarki kierujemy z góry na wodę; To kolor nieba w południe. Zmień kąt padania światła na wodę od 0 do 90. Obserwuj zmianę koloru.

Wniosek: Zmiana koloru nieba zależy od kąta, pod jakim promienie świetlne wchodzą w atmosferę ziemską. Kolor nieba zmienia się w ciągu dnia z niebieskiego na czerwony. A kiedy światło nie dostaje się do atmosfery, wtedy w tym miejscu na Ziemi zapada noc. W nocy, gdy pogoda jest sprzyjająca, dociera do nas światło odległych gwiazd, a Księżyc świeci światłem odbitym.

Kiedy wiatr rzuca białą puszystą przezroczystą pelerynę na piękne błękitne niebo, ludzie coraz częściej zaczynają patrzeć w górę. Jeśli w tym samym czasie założy również duże szare futro ze srebrnymi nitkami deszczu, to otaczający go ludzie chowają się przed nim pod parasolami. Jeśli strój jest ciemnofioletowy, to wszyscy siedzą w domu i chcą zobaczyć słoneczne, błękitne niebo.

I dopiero gdy pojawia się tak długo wyczekiwane, słoneczne błękitne niebo, które zakłada olśniewająco błękitną suknię, ozdobioną złotymi promieniami słońca, ludzie się radują - i uśmiechnięci opuszczają domy w oczekiwaniu na dobrą pogodę.

Pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, zastanawiało ludzi od niepamiętnych czasów. Greckie legendy znalazły odpowiedź. Twierdzili, że ten odcień nadaje mu najczystszy kryształ górski.

W czasach Leonarda da Vinci i Goethego szukali też odpowiedzi na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie. Wierzyli, że niebieski kolor nieba uzyskuje się przez zmieszanie światła z ciemnością. Ale później ta teoria została obalona jako nie do utrzymania, ponieważ okazało się, że łącząc te kolory, można uzyskać tylko odcienie szarości, ale nie kolor.

Po pewnym czasie odpowiedzi na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, próbowali wyjaśnić w XVIII wieku Mariotte, Bouguer i Euler. Uważali, że jest to naturalny kolor cząstek tworzących powietrze. Teoria ta była popularna jeszcze na początku następnego stulecia, zwłaszcza gdy odkryto, że ciekły tlen jest niebieski, a ciekły ozon jest niebieski.

Pierwszy mniej lub bardziej sensowny pomysł podsunął Saussure, który zasugerował, że gdyby powietrze było całkowicie czyste, bez zanieczyszczeń, niebo okazałoby się czarne. Ale ponieważ atmosfera zawiera różne elementy (na przykład krople pary lub wody), odbijając kolor, nadają niebu pożądany odcień.

Potem naukowcy zaczęli coraz bardziej zbliżać się do prawdy. Arago odkrył polaryzację, jedną z cech rozproszonego światła odbijającego się od nieba. W tym odkryciu naukowcowi zdecydowanie pomogła fizyka. Później odpowiedzi zaczęli szukać inni badacze. Jednocześnie pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, było tak interesujące dla naukowców, że przeprowadzono ogromną liczbę różnych eksperymentów, aby to wyjaśnić, co doprowadziło do pomysłu, że głównym powodem pojawienia się niebieskiego koloru jest to, że promienie naszego Słońca po prostu rozpraszają się w atmosferze.

Wyjaśnienie

Rayleigh, brytyjski naukowiec, jako pierwszy stworzył matematycznie rozsądną odpowiedź na molekularne rozpraszanie światła. Zasugerował, że światło jest rozpraszane nie z powodu zanieczyszczeń zawartych w atmosferze, ale z powodu samych cząsteczek powietrza. Jego teoria została rozwinięta - i oto wnioski, do których doszli naukowcy.

Promienie słoneczne docierają do Ziemi przez jej atmosferę (grubą warstwę powietrza), tzw. powłokę powietrzną planety. Ciemne niebo jest w całości wypełnione powietrzem, które pomimo tego, że jest całkowicie przezroczyste, nie jest pustką, ale składa się z cząsteczek gazu – azotu (78%) i tlenu (21%), a także kropelek wody, pary wodnej, kryształków lodu i małe kawałki materiału stałego (na przykład cząsteczki kurzu, sadzy, popiołu, soli morskiej itp.).

Niektórym promieniom udaje się swobodnie przechodzić między cząsteczkami gazu, całkowicie je omijając, i dlatego bez zmian docierają do powierzchni naszej planety, ale większość promieni zderza się z cząsteczkami gazu, które wchodzą w stan wzbudzony, otrzymują energię i uwalniają wielokolorowe promienie w różnych kierunkach, całkowicie kolorując niebo, czego efektem jest słoneczne, błękitne niebo.

Samo białe światło składa się ze wszystkich kolorów tęczy, które często można zobaczyć, gdy rozbije się je na części składowe. Tak się składa, że ​​najbardziej rozpraszają się kolory niebieski i fioletowy, ponieważ stanowią najkrótszą część widma, ponieważ mają najkrótszą długość fali.

Po zmieszaniu w atmosferze niebieskiego i fioletowego z niewielką ilością czerwieni, żółci i zieleni niebo zaczyna „świecić” na niebiesko.

Ponieważ atmosfera naszej planety nie jest jednorodna, ale całkiem inna (jest gęstsza przy powierzchni Ziemi niż na górze), ma inną budowę i właściwości, możemy zaobserwować niebieskie przelewy. Przed zachodem lub wschodem słońca, kiedy długość promieni słonecznych znacznie wzrasta, kolory niebieski i fioletowy rozpraszają się w atmosferze i absolutnie nie docierają do powierzchni naszej planety. Z powodzeniem docierają żółto-czerwone fale, które obserwujemy na niebie w tym okresie.

W nocy, kiedy promienie słoneczne padające na określoną stronę planety nie mają szans, atmosfera staje się przezroczysta i widzimy „czarną” przestrzeń. Tak widzą to astronauci nad atmosferą. Warto odnotować, że astronauci mieli szczęście, bo będąc ponad 15 km nad powierzchnią ziemi, w ciągu dnia mogą jednocześnie obserwować Słońce i gwiazdy.

Kolor nieba na innych planetach

Ponieważ kolor nieba w dużej mierze zależy od atmosfery, nic dziwnego, że na różnych planetach ma ono różne kolory. Co ciekawe, atmosfera Saturna ma taki sam kolor jak na naszej planecie.

Bardzo piękne seledynowe niebo Urana. Jego atmosfera składa się głównie z helu i wodoru. Zawiera również metan, który całkowicie pochłania czerwień i rozprasza zieleń i błękit. Błękitne niebo Neptuna: w atmosferze tej planety nie ma tak dużo helu i wodoru jak nasza, ale jest dużo metanu, który neutralizuje światło czerwone.

Atmosfera na Księżycu, satelicie Ziemi, a także na Merkurym i Plutonie jest całkowicie nieobecna, dlatego promienie świetlne nie są odbijane, więc niebo jest tutaj czarne, a gwiazdy są łatwo rozpoznawalne. Niebieskie i zielone kolory promieni słonecznych są całkowicie pochłaniane przez atmosferę Wenus, a gdy Słońce znajduje się blisko horyzontu, niebo jest tutaj żółte.

Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że kolor nieba jest cechą zmienną. Mgła, chmury, pora dnia - wszystko wpływa na kolor kopuły nad głową. Jego codzienna zmiana nie zajmuje umysłów większości dorosłych, czego nie można powiedzieć o dzieciach. Ciągle zastanawiają się, dlaczego niebo jest niebieskie z punktu widzenia fizyki lub co sprawia, że ​​zachód słońca jest czerwony. Spróbujmy zrozumieć te nie najprostsze pytania.

zmienny

Warto zacząć od odpowiedzi na pytanie, czym tak naprawdę jest niebo. W starożytnym świecie był naprawdę postrzegany jako kopuła pokrywająca Ziemię. Dziś jednak mało kto nie wie, że obojętnie jak wysoko ciekawski odkrywca się nie podniesie, i tak nie uda mu się dotrzeć do tej kopuły. Niebo nie jest rzeczą, ale raczej panoramą, która otwiera się patrząc z powierzchni planety, rodzajem wyglądu utkanego ze światła. Co więcej, jeśli obserwujesz z różnych punktów, może to wyglądać inaczej. Tak więc z tego, co wzniosło się ponad chmury, otwiera się zupełnie inny widok niż z ziemi w tym czasie.

Czyste niebo jest niebieskie, ale gdy tylko napłyną chmury, staje się szare, ołowiane lub białawe. Nocne niebo jest czarne, czasem widać na nim czerwonawe obszary. To odbicie sztucznego oświetlenia miasta. Przyczyną wszystkich takich zmian jest światło i jego interakcja z powietrzem i zawartymi w nim cząsteczkami różnych substancji.

Natura koloru

Aby odpowiedzieć na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie z punktu widzenia fizyki, trzeba pamiętać, jaki to kolor. To jest fala o określonej długości. Światło docierające ze Słońca do Ziemi jest postrzegane jako białe. Nawet z eksperymentów Newtona wiadomo, czym jest wiązka siedmiu promieni: czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego, indygo i fioletowego. Kolory różnią się długością fali. Widmo czerwono-pomarańczowe obejmuje fale, które są najbardziej imponujące w tym parametrze. części widma charakteryzują się krótką długością fali. Rozkład światła na widmo zachodzi, gdy zderza się ono z cząsteczkami różnych substancji, przy czym część fal może zostać pochłonięta, a część rozproszona.

Badanie przyczyny

Wielu naukowców próbowało wyjaśnić, dlaczego niebo jest niebieskie pod względem fizycznym. Wszyscy badacze starali się odkryć zjawisko lub proces, który rozprasza światło w atmosferze planety w taki sposób, że w rezultacie dociera do nas tylko kolor niebieski. Pierwszymi kandydatami do roli takich cząstek były wody. Uważano, że pochłaniają światło czerwone i przepuszczają światło niebieskie, dzięki czemu widzimy błękitne niebo. Kolejne obliczenia wykazały jednak, że ilość ozonu, kryształków lodu i cząsteczek pary wodnej, która znajduje się w atmosferze, nie wystarcza, aby nadać niebu kolor niebieski.

Przyczyna zanieczyszczenia

W kolejnym etapie badań John Tyndall zasugerował, że rolę pożądanych cząstek pełni pył. Światło niebieskie ma największą odporność na rozpraszanie, dzięki czemu jest w stanie przejść przez wszystkie warstwy pyłu i innych zawieszonych cząstek. Tyndall przeprowadził eksperyment, który potwierdził jego przypuszczenia. Stworzył model smogu w laboratorium i oświetlił go jasnym, białym światłem. Smog przybrał niebieski odcień. Naukowiec wyciągnął jednoznaczny wniosek ze swoich badań: kolor nieba określają cząsteczki pyłu, to znaczy, jeśli powietrze na Ziemi było czyste, to nie niebieskie, ale białe niebo świeciło nad głowami ludzi.

Gabinet Pana

Ostatni punkt na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie (z punktu widzenia fizyki) postawił angielski naukowiec, Lord D. Rayleigh. Udowodnił, że to nie kurz czy smog malują przestrzeń nad naszymi głowami w znajomym nam odcieniu. To jest w powietrzu. Cząsteczki gazu pochłaniają największe, a przede wszystkim najdłuższe długości fal odpowiadające czerwieni. Niebieski się rozprasza. To właśnie dzisiaj wyjaśnia, jaki kolor nieba widzimy przy bezchmurnej pogodzie.

Uważny zauważy, że zgodnie z logiką naukowców kopuła nad głową powinna być fioletowa, ponieważ to właśnie ten kolor ma najkrótszą długość fali w zakresie widzialnym. Nie jest to jednak pomyłka: udział fioletu w widmie jest znacznie mniejszy niż niebieskiego, a oko ludzkie jest bardziej wrażliwe na ten drugi. W rzeczywistości niebieski, który widzimy, jest wynikiem zmieszania niebieskiego z fioletowym i kilkoma innymi kolorami.

zachody słońca i chmury

Każdy wie, że o różnych porach dnia można zobaczyć inny kolor nieba. Zdjęcia najpiękniejszych zachodów słońca nad morzem lub jeziorem są tego świetną ilustracją. Wszelkiego rodzaju odcienie czerwieni i żółci w połączeniu z błękitem i granatem sprawiają, że takie widowisko jest niezapomniane. Wyjaśnia to to samo rozproszenie światła. Faktem jest, że podczas zachodu słońca i świtu promienie słoneczne muszą pokonać znacznie dłuższą drogę przez atmosferę niż w szczycie dnia. W tym przypadku światło niebiesko-zielonej części widma jest rozpraszane w różnych kierunkach, a chmury znajdujące się w pobliżu linii horyzontu nabierają odcieni czerwieni.

Kiedy chmury zakrywają niebo, obraz zmienia się całkowicie. nie są w stanie pokonać gęstej warstwy, a większość z nich po prostu nie dociera do ziemi. Promienie, które zdołały przedostać się przez chmury, spotykają się z kroplami deszczu i chmurami, które ponownie zniekształcają światło. W wyniku tych wszystkich przemian białe światło dociera do ziemi, gdy chmury są niewielkich rozmiarów, a szare, gdy imponujące chmury pokrywają niebo, pochłaniając część promieni po raz drugi.

Inne niebo

Co ciekawe, na innych planetach Układu Słonecznego, patrząc z powierzchni, można zobaczyć niebo, bardzo różne od ziemi. Na obiekty kosmiczne pozbawione atmosfery promienie słoneczne swobodnie docierają na powierzchnię. W rezultacie niebo jest tutaj czarne, bez jakiegokolwiek odcienia. Taki obraz można zobaczyć na Księżycu, Merkurym i Plutonie.

Niebo marsjańskie ma czerwono-pomarańczowy odcień. Powodem tego jest pył, który jest nasycony atmosferą planety. Jest pomalowany na różne odcienie czerwieni i pomarańczy. Kiedy Słońce wschodzi nad horyzontem, marsjańskie niebo staje się różowawo-czerwone, podczas gdy jego część bezpośrednio otaczająca dysk gwiazdy wydaje się niebieska, a nawet fioletowa.

Niebo nad Saturnem ma taki sam kolor jak na Ziemi. Akwamarynowe niebo rozciąga się nad Uranem. Przyczyna leży w mgle metanowej znajdującej się na wyższych planetach.

Wenus jest ukryta przed oczami badaczy przez gęstą warstwę chmur. Nie pozwala promieniom niebiesko-zielonego widma dotrzeć do powierzchni planety, więc niebo tutaj jest żółto-pomarańczowe z szarym paskiem wzdłuż horyzontu.

Badanie nad głową przestrzeni dziennej ujawnia nie mniej cudów niż badanie rozgwieżdżonego nieba. Zrozumienie procesów zachodzących w chmurach i za nimi pomaga zrozumieć przyczynę rzeczy, które są dość znane przeciętnemu człowiekowi, a które jednak nie każdy potrafi wyjaśnić od razu.

Ale ile jest różnych kolorów, które sprawiają, że rzeczy wokół nas są kolorowe? A wiedza naukowa może już odpowiedzieć na wiele takich pytań. Na przykład wyjaśnij kolor nieba.

Na początek trzeba wspomnieć o wielkim Izaaku Newtonie, który obserwował rozkład białego Słońca, gdy przechodziło ono przez szklany pryzmat. To, co zobaczył, nazywa się teraz fenomenem dyspersja, a sam wielobarwny obraz - widmo. Uzyskane kolory dokładnie odpowiadały kolorom tęczy. To znaczy, Newton obserwował tęczę w laboratorium! To dzięki jego eksperymentom pod koniec XVIII wieku ustalono, że światło białe jest mieszanką różnych barw. Co więcej, ten sam Newton udowodnił, że jeśli ponownie zmieszamy światło rozłożone na widmo, otrzymamy światło białe. W XIX wieku wykazano, że światło to fale elektromagnetyczne rozchodzące się z ogromną prędkością 300 000 km/s. I już na początku ubiegłego wieku wiedzę tę uzupełniono o ideę kwantowego światła - foton. Zatem światło ma podwójną naturę - zarówno falową, jak i cząsteczkową. To ujednolicenie stało się wyjaśnieniem wielu zjawisk, w szczególności widma promieniowania cieplnego ogrzanych ciał. Taki jak nasz.

Po tym wstępie czas przejść do naszego tematu. Błękit nieba... Któż nie zachwycał się nim choć kilka razy w życiu! Ale czy tak łatwo powiedzieć, że winne jest rozproszenie światła w atmosferze? Dlaczego kolor nieba nie jest niebieski w świetle księżyca w pełni? I dlaczego niebieski kolor nie jest taki sam we wszystkich częściach nieba? Co dzieje się z kolorem nieba o wschodzie i zachodzie słońca? W końcu może być żółty, różowy, a nawet zielony. Są to jednak cechy rozpraszania. Dlatego rozważymy to bardziej szczegółowo.

Wyjaśnienie koloru nieba i jego cech należy do angielskiego fizyka Johna Williama Rayleigha, który badał rozpraszanie światła. To on zwrócił uwagę, że o kolorze nieba decyduje zależność rozpraszania od częstotliwości światła. Wpadające promieniowanie słoneczne oddziałuje z cząsteczkami gazów tworzących powietrze. A ponieważ energia kwantu światła - fotonu rośnie wraz ze spadkiem długości fali światła, najsilniejszy wpływ na cząsteczki gazu, a dokładniej na elektrony w tych cząsteczkach, wywierają fotony części niebieskiej i fioletowej widmo światła. Wchodząc w wymuszone oscylacje, elektrony oddają w postaci fotonu promieniowania energię pobraną z fali świetlnej. Tylko te fotony wtórne są już emitowane we wszystkich kierunkach, a nie tylko w kierunku pierwotnie padającego światła. Będzie to proces rozpraszania światła. Ponadto należy wziąć pod uwagę zarówno stały ruch powietrza, jak i wahania jego gęstości. Inaczej widzielibyśmy czarne niebo.

A teraz wróćmy do promieniowania cieplnego ciał. Energia w jej widmie jest nierównomiernie rozłożona i jest opisana na podstawie praw ustanowionych przez niemieckiego fizyka Wilhelma Wiena. Widmo naszego Słońca będzie równie nierówne za energiami fotonów. Oznacza to, że będzie znacznie mniej fotonów z jego fioletowej części niż fotonów z jego niebieskiej, a nawet więcej fotonów z niebieskiej. Jeśli weźmiemy pod uwagę również fizjologię widzenia, czyli maksymalną wrażliwość naszego oka na barwę niebiesko-zieloną, to otrzymamy błękitne lub błękitne niebo.

Należy wziąć pod uwagę, że im dłuższa jest droga promienia słonecznego w atmosferze, tym mniej pozostaje w nim nieoddziałujących fotonów z niebieskiego i niebieskiego obszaru widmowego. Dlatego kolor nieba jest nierówny, a kolory poranka lub wieczoru są żółto-czerwone ze względu na długą drogę światła przez atmosferę. Ponadto pył, dym i inne cząsteczki zawarte w powietrzu również mają duży wpływ na rozpraszanie światła w atmosferze. Na ten temat można przywołać słynne londyńskie obrazy. Albo wspomnienia katastrofy z 1883 roku, która wydarzyła się podczas erupcji wulkanu Krakatau. Popiół z erupcji, który wpadł do atmosfery, spowodował niebieskawy kolor Słońca w wielu krajach regionu Pacyfiku, a także czerwone świty obserwowane na całej Ziemi. Ale efekty te zostały już wyjaśnione przez inną teorię - teorię rozpraszania przez cząstki współmierne do długości fali światła. Teorię tę zaproponował światu niemiecki fizyk Gustav Mie. Jego główną ideą jest to, że takie cząstki, ze względu na swoje stosunkowo duże rozmiary, silniej rozpraszają światło czerwone, a nie niebieskie czy fioletowe.

Tak więc kolor nieba jest nie tylko źródłem inspiracji dla poetów i artystów, ale konsekwencją subtelnych praw fizycznych, które ludzki geniusz zdołał odkryć.