Ο ουρανός κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι μπλε λόγω... Πώς να εξηγήσετε σε ένα παιδί γιατί ο ουρανός είναι μπλε. Γιατί ο ουρανός είναι μπλε κατά τη διάρκεια της ημέρας και το ηλιοβασίλεμα κόκκινο;

Οι άνθρωποι πάντα αναρωτιόντουσαν γιατί ο ουρανός είναι μπλε. Οι Σλάβοι πρόγονοί μας πίστευαν ότι η γη ήταν στρογγυλή και συνέκλινε με τον ουρανό στις άκρες της. Η ίδια η γη περιβάλλεται από έναν απέραντο ωκεανό. Ο ουρανός είναι ένας μεγάλος θολωτός θόλος που καλύπτει ολόκληρη τη γη. Οι Σλάβοι πίστευαν ότι ο ουρανός ήταν πολύ στερεός και ο Θεός τον δημιούργησε για να ζει εκεί με τις ψυχές των ανθρώπων και των αγγέλων. Οι Έλληνες στην αρχαιότητα πίστευαν ότι ο ουρανός ήταν φτιαγμένος από κρύσταλλο που λαμπύριζε και επομένως ήταν μπλε.

Ο ουρανός είναι ο αέρας που αναπνέουμε. Το χρώμα και η εμφάνιση του ουρανού που βλέπουμε από τη γη εξαρτάται από την ώρα της ημέρας, τον καιρό και την εποχή. Σύννεφα, αστέρια με καθαρό καιρό και το φεγγάρι είναι συχνά ορατά στον ουρανό. Ο ουρανός της γης μπορεί να βαφτεί σε διαφορετικά χρώματα ανάλογα με τον καιρό, διαφορετικά από τον ουρανό που φαίνεται από ένα αεροπλάνο, ειδικά όταν βρέχει. Ο ουρανός μπορεί να είναι διαφορετικών χρωμάτων και αποχρώσεων, αφού ένα δίκτυο μόλις ορατών σταγόνων νερού και μικροσωματιδίων σκόνης αιωρείται πάντα πάνω από το έδαφος. Πρόκειται για ένα ατμοσφαιρικό αεροζόλ που εμπλέκεται στη διασπορά μιας δέσμης φωτός και επηρεάζει το χρώμα του ουρανού που βλέπουμε από το έδαφος.

Ανά πάσα στιγμή, έχουν γίνει υποθέσεις για το γιατί ο ουρανός είναι μπλε. Στην εποχή του Γκαίτε, οι άνθρωποι πίστευαν ότι ο ουρανός έγινε μπλε επειδή το φως και το σκοτάδι αναμειγνύονταν. Τον 16ο αιώνα, ο Λεονάρντο ντα Βίντσι διαβεβαίωσε όλους ότι ο ουρανός παίρνει μια μπλε απόχρωση στο φόντο του υπόλοιπου σκοτεινού χώρου. Ήδη τον 18ο αιώνα, διατυπώθηκε μια θεωρία ότι τα συστατικά του αέρα βάφουν τον ουρανό με αυτό το χρώμα. Οι επιστήμονες πίστευαν ότι ο αέρας περιείχε μεγάλες ποσότητες ακαθαρσιών, αερίων και σκόνης, ενώ ο καθαρός αέρας θα ήταν μαύρος. Μετά από αυτές τις υποθέσεις, προέκυψαν πολλές διαφωνίες και εικασίες, αλλά μόνο ένα άτομο είχε δίκιο, ο Άγγλος φυσικός Rayleigh.

Το ερώτημα γιατί ο ουρανός είναι μπλε απαντάται από τον νόμο της φυσικής. Ο Άγγλος επιστήμονας Rayleigh διέλυσε όλες τις εικασίες τον 19ο αιώνα. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το φως διασκορπίζεται από μόρια αέρα. Ο Rayleigh απέδειξε ότι το χρώμα του ουρανού μας εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός. Ταυτόχρονα, η ένταση της διασποράς των έγχρωμων ακτίνων που συνθέτουν το ηλιακό φως δεν είναι η ίδια. Το μήκος κύματος των κόκκινων ακτίνων του ήλιου είναι μεγαλύτερο από αυτό των ιωδών ακτίνων, επομένως θα εμφανιστούν περισσότερες ιώδεις ακτίνες από τις κόκκινες ακτίνες. Όταν διασκορπίζονται, οι ακτίνες αναμειγνύονται μεταξύ τους και ο ουρανός γίνεται μπλε.

Δεν είναι ξεκάθαρο σε πολλούς γιατί ο ουρανός είναι μπλε, αφού η ατμόσφαιρα αποτελείται από αέρα και ο αέρας είναι εντελώς διάφανος και άχρωμος. Την ημέρα, όταν λάμπει ο ήλιος, ο ουρανός γίνεται μπλε και τη νύχτα γίνεται διάφανος. Το θέμα είναι ότι οι ακτίνες του ήλιου χρωματίζουν τον αέρα ψηλά πάνω από τα κεφάλια μας. Ο ήλιος στέλνει ακτίνες στην επιφάνεια της γης, και αυτές περνούν μέσα από το παχύ στρώμα αέρα που περιβάλλει τον πλανήτη μας. Η ηλιαχτίδα είναι πολύχρωμη και αποτελείται από όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου. Καθώς μια ακτίνα ηλιακού φωτός περνά μέσα από ένα παχύ στρώμα ατμόσφαιρας, τα σωματίδια του αέρα διασκορπίζονται και ψεκάζουν κάθε χρώμα του ηλιακού φάσματος, κυρίως μπλε, έτσι ο ουρανός γίνεται μπλε.

Η απάντηση στο ερώτημα γιατί ο ουρανός είναι μπλε είναι αρκετά απλή. Το φως του ήλιου ή το φως από μια λάμπα μας φαίνεται λευκό, αλλά αποτελείται από επτά χρώματα που είναι γνωστά σε όλους. Η ατμόσφαιρα γύρω από τη Γη είναι γεμάτη με αέρα, ο οποίος αποτελείται από μόρια αερίου και σκόνης. Περνώντας από τον εναέριο χώρο, μια ηλιαχτίδα συγκρούεται με σωματίδια της ατμόσφαιρας και αναπηδά προς διαφορετική κατεύθυνση, δηλαδή διασκορπίζεται. Μερικά χρώματα, κόκκινο και πορτοκαλί, περνούν απευθείας από τον ήλιο χωρίς να σκορπίζονται. Οι μπλε ακτίνες αναπηδούν και διασκορπίζονται στο διάστημα, έτσι ο ουρανός έχει μια μπλε απόχρωση. Όταν κοιτάμε τον ουρανό, βλέπουμε αυτές τις μπλε ακτίνες που διαπερνούν τον ουρανό.

Γιατί είναι κόκκινος ο ουρανός

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε, αλλά κόκκινος κατά τη δύση του ηλίου; Η απάντηση βρίσκεται και πάλι στους νόμους της φυσικής: οι κόκκινες ακτίνες έχουν το μεγαλύτερο μήκος. Για το λόγο αυτό, το κόκκινο φως μπορεί να διαπεράσει το πάχος της ατμόσφαιρας της Γης ακόμη και όταν το ηλιακό φως εξαφανίζεται κάτω από τον ορίζοντα. Ο ουρανός χρωματίζεται μπλε μόνο με καθαρό καιρό, καθώς τα πάντα καλύπτονται με σύννεφα και σύννεφα. Κατά τη διάρκεια βροχής ή συννεφιασμένου καιρού, το φάσμα των ακτίνων φωτός δεν μπορεί να περάσει από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της γης. Μόνο ένας μικρός αριθμός ακτίνων φωτός φτάνουν στην επιφάνεια και διαθλώνται από το νερό, το οποίο βρίσκεται σε αρκετά μεγάλο υψόμετρο. Αυτό το νερό παραμορφώνει τις φωτεινές ακτίνες του ήλιου.

Λαϊκά σημάδια για το χρώμα του ουρανού

Οι πρόγονοί μας έμαθαν να προβλέπουν τον καιρό με βάση τα σήματα από τη φύση. Υπάρχουν πολλές λαϊκές δεισιδαιμονίες για τον καιρό που συνδέονται με το χρώμα του ουρανού. Εάν κατά τη διάρκεια του ηλιοβασιλέματος ο ουρανός στα ανατολικά γεμίσει με κατακόκκινο φως, σημαίνει ότι υπάρχει δυνατός άνεμος. Εάν ο δυτικός ουρανός είναι κόκκινος, ο καιρός θα είναι καλός την επόμενη μέρα. Κατά την αυγή, ο ουρανός γίνεται κόκκινος - θα υπάρχει δυνατή βροχή και άνεμος. Αν ο ουρανός στα νοτιοανατολικά είναι κόκκινος, θα βρέξει. Η πράσινη απόχρωση του ουρανού, που λάμπει μέσα από τα σύννεφα κατά τη διάρκεια της βροχής, υποδηλώνει την έντασή του. Μετά τη δύση του ηλίου, ο ουρανός έγινε πράσινος, αναμένονται δυνατή βροχή και άνεμος, καθώς σύμφωνα με παλιές πεποιθήσεις, ένας πράσινος ουρανός προμηνύει «καταραμένο καιρό». Εάν ο ουρανός είναι σκούρο γκρι και ο άνεμος φυσάει από νότιες διευθύνσεις, να περιμένετε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Εάν το καλοκαίρι βλέπετε καθαρό και καθαρό ουρανό το πρωί, τότε πρέπει να περιμένετε σύννεφα βροχής σε λίγες ώρες. Αν όμως είναι ορατά μικρά σύννεφα στον ουρανό, ο καιρός θα είναι αίθριος και ζεστός.

Αποδεικνύεται ότι πολύ λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν την απάντηση σε αυτήν την φαινομενικά «κρεμασμένη πάντα στον αέρα» ερώτηση. Τα παιδιά ρωτούν συχνά για αυτό, αλλά οι ενήλικες δεν είναι έτοιμοι να δώσουν μια εξήγηση. Πολλοί πιστεύουν ότι αυτή η ερώτηση είναι μια από μια σειρά από αυτές που δεν μπορούμε να απαντήσουμε καθόλου, όπως «πού είναι το τέλος του σύμπαντος». Υπάρχουν άνθρωποι που πιστεύουν ότι αυτό είναι το χρώμα ενός μείγματος αζώτου και οξυγόνου, όταν υπάρχουν πολλά από αυτά τα αέρια και φωτίζονται από τον Ήλιο. Υπάρχουν εκείνοι που συνδέουν το χρώμα του ουρανού με τη διάθλαση του φωτός στα στρώματα της ατμόσφαιρας. Όσοι ήταν άριστοι μαθητές στο σχολείο θα πουν ότι ο αέρας διασκορπίζει το μπλε χρώμα πιο έντονα από όλα τα άλλα χρώματα του φάσματος σύμφωνα με το νόμο του Rayleigh, συχνά χωρίς να κατανοούν την ουσία αυτής της διασποράς. Παρεμπιπτόντως, το ζήτημα του χρώματος του ουρανού επιλύθηκε από φυσικούς μόνο τον εικοστό αιώνα. Επομένως, δεν πρέπει να ντρεπόμαστε ιδιαίτερα.

Και παρόλο που αυτό το ζήτημα δεν σχετίζεται άμεσα με τη θερμοκρασία, ας προσπαθήσουμε να το καταλάβουμε. Δεν θα σκάψουμε πολύ βαθιά στη φυσική, αλλά θα θυμηθούμε τις βασικές αρχές για το φως και τον αέρα.

Το ηλιακό φως είναι ένα μείγμα ακτινοβολίας από όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου, δηλ. ηλεκτρομαγνητικά κύματα με συχνότητες δόνησης τέτοιες που μπορούν να επηρεάσουν τον αμφιβληστροειδή του ανθρώπινου ματιού. Το βιολετί χρώμα αντιστοιχεί σε μήκος κύματος ακτινοβολίας 380 nm, κόκκινο - 720 nm. Ο αμφιβληστροειδής περιέχει κώνους που είναι υπεύθυνοι για την αντίληψη του χρώματος. Υπάρχουν τρεις τύποι κώνων: μπλε (υπεύθυνος για το εύρος υψηλών συχνοτήτων), πράσινος (υπεύθυνος για τις μεσαίες συχνότητες) και κόκκινος (για τις χαμηλές συχνότητες). Τα εύρη ευαισθησίας των κώνων επικαλύπτονται, αλλά το μέγιστο εμφανίζεται για ένα συγκεκριμένο χρώμα.

Τα μόρια του αέρα στην κανονική τους κατάσταση δεν έχουν φορτίο, είναι ουδέτερα. Ωστόσο, αποτελούνται από φορτισμένα σωματίδια - ηλεκτρόνια και πυρήνες. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, οι πυρήνες μετατοπίζονται προς μία κατεύθυνση, τα ηλεκτρόνια σε άλλη και προκύπτει ένα δίπολο με το δικό του ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Εάν ένα δίπολο εισέλθει σε ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, αρχίζει να ταλαντώνεται, δηλαδή τα θετικά και τα αρνητικά φορτία μετατοπίζονται εμπρός και πίσω και το ίδιο το δίπολο αρχίζει να εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Στην περίπτωσή μας, ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα από το ηλιακό φως αναγκάζει τα μόρια του αέρα να μετατραπούν σε δίπολα που εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Επιπλέον, οι οδηγίες για τη μελέτη των διπόλων μπορεί να είναι όλων των ειδών. Σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, το φωτεινό κύμα χάνει την ένταση στην αρχική του κατεύθυνση. Αυτός είναι ο κύριος μηχανισμός σκέδασης φωτός στον αέρα. Θα ήταν πιο ακριβές να μην μιλήσουμε καν για σκέδαση, αλλά για τη λάμψη των μορίων του αέρα υπό την επίδραση του φωτός. Κοιτάμε μέσα από την ατμόσφαιρα και πραγματικά βλέπουμε φως από τον ήλιο και φως που εκπέμπεται από τα μόρια στην ατμόσφαιρά μας. Γιατί δεν είναι λευκό, αλλά μπλε;

Το γεγονός είναι ότι η ένταση της διπολικής ακτινοβολίας είναι ανάλογη με την τέταρτη ισχύ της συχνότητας ακτινοβολίας. Κύματα με μέγιστη συχνότητα και ενέργεια που αντιστοιχεί στο μπλε φως εκπέμπονται πιο έντονα από τα δίπολα. Τα κύματα του κόκκινου φωτός αλληλεπιδρούν λιγότερο με τα μόρια του αέρα. Εκείνοι. Όταν διέρχεται από την ατμόσφαιρα, το λευκό φως φιλτράρεται μέσω του φάσματος. Τα μόρια του αέρα εκπέμπουν κυρίως μπλε φως, δηλαδή φως που διεγείρει τους μπλε και πράσινους κώνους του αμφιβληστροειδούς πολύ πιο έντονα από τους κόκκινους κώνους.

Ο John Tyndall ήταν ο πρώτος που έκανε ένα βήμα προς μια σωστή εξήγηση του χρώματος του ουρανού το 1865. Ανακάλυψε ότι όταν οι ακτίνες φωτός περνούν μέσα από ένα μέσο στο οποίο αιωρούνται μικρά σωματίδια ακαθαρσιών, το μπλε χρώμα διασκορπίζεται πιο έντονα από το κόκκινο . Ως αποτέλεσμα, βλέπουμε το μεταδιδόμενο φως να χρωματίζεται σε μπλε απόχρωση. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί κοιτάζοντας από το πλάι μια δέσμη φωτός που περνά μέσα από νερό ελαφρώς θολό με γάλα. Αν κοιτάξετε όχι από το πλάι, αλλά προς την κατεύθυνση της δέσμης, το φως παίρνει μια κοκκινωπή απόχρωση, επειδή το μπλε συστατικό διαλύθηκε.

Λίγα χρόνια αργότερα, ο Βρετανός επιστήμονας Λόρδος Rayleigh μελέτησε αυτό το φαινόμενο με περισσότερες λεπτομέρειες. Έδειξε ότι η ένταση της σκέδασης του φωτός από πολύ μικρά σωματίδια είναι αντιστρόφως ανάλογη με την τέταρτη δύναμη του μήκους κύματος της ακτινοβολίας. Από αυτό ακολούθησε ότι το μπλε φως διασκορπίζεται 10 φορές πιο έντονα από το κόκκινο.

Οι Tindal και Rayleigh πίστευαν ότι το μπλε του ουρανού οφειλόταν στην παρουσία μικρών σωματιδίων σκόνης και υδρατμών στην ατμόσφαιρα. Οι επιστήμονες αργότερα συνειδητοποίησαν ότι αν αυτό ήταν αλήθεια, θα βλέπαμε σημαντικά περισσότερες παραλλαγές στο χρώμα του ουρανού με αλλαγές στην υγρασία, την ομίχλη και την ατμοσφαιρική ρύπανση από ό,τι βλέπουμε σήμερα. Το πρόβλημα λύθηκε από τον Αϊνστάιν, ο οποίος το 1911 εξήγαγε έναν τύπο που περιγράφει τη σκέδαση του φωτός από τα μόρια. Ο τύπος επιβεβαίωσε όλα τα προηγούμενα πειράματα. Έχει αποδειχθεί ότι δεν είναι η σκόνη και ο ατμός, αλλά ακριβώς τα μόρια του αέρα που διασκορπίζουν το φως, αφού (όπως προαναφέρθηκε) το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του φωτός εκκινεί ηλεκτρικές διπολικές ροπές στα μόρια.

Γιατί ο ουρανός δεν είναι μωβ, αλλά μπλε; Εξάλλου, τα μοβ κύματα είναι πιο κοντά από τα μπλε. Ο πρώτος λόγος είναι ότι το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας δεν είναι ομοιόμορφο. Υπάρχει λιγότερο μωβ εκεί. Επιπλέον, οι ιώδεις ακτίνες είναι διάσπαρτες ακόμη και στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Ο δεύτερος λόγος είναι ότι η ευαισθησία των κώνων μας στο βιολετί είναι μικρότερη από ότι στο μπλε. Ο τρίτος λόγος είναι ότι το μπλε φως ερεθίζει όχι μόνο τους μπλε κώνους στον αμφιβληστροειδή, αλλά και τους ελαφρώς κόκκινους και πράσινους. Επομένως, το χρώμα του ουρανού δεν είναι χλωμό, αλλά πλούσιο μπλε, ειδικά όταν ο αέρας είναι καθαρός.

Το χρώμα του ηλιοβασιλέματος εξηγείται επίσης από τη σκέδαση του φωτός από τα μόρια του αέρα. Έχοντας διανύσει πολύ δρόμο από τον Ήλιο εφαπτομενικά στη Γη, η δέσμη χάνει όλες τις μπλε αποχρώσεις της. Μόνο κίτρινοι και κόκκινοι τόνοι φτάνουν στο μάτι. Κοντά στη θάλασσα, το ηλιοβασίλεμα μπορεί να είναι ακόμη και πορτοκαλί, χάρη στα σωματίδια αλατιού στον αέρα που ευθύνονται για τη διασπορά του Tindal.

Σημειώστε ότι η σύνθεση της ατμόσφαιρας, δηλ. η παρουσία αζώτου και οξυγόνου, το χρώμα του ουρανού είναι πρακτικά ανεξάρτητο. Εάν ένας πλανήτης έχει μια διαφανή ατμόσφαιρα επαρκούς πάχους και πυκνότητας, που φωτίζεται από ένα φωτιστικό του οποίου το φάσμα είναι λευκό, όπως αυτό του Ήλιου, τότε ο ουρανός εκεί θα είναι μπλε.

Πώς μπορούμε λοιπόν να εξηγήσουμε ότι οι φωτογραφίες από διαστημόπλοια που προσγειώθηκαν στον Άρη δείχνουν ότι ο ουρανός εκεί είναι ροζ και κόκκινος; Αυτό συμβαίνει γιατί η ατμόσφαιρα του Άρη είναι πολύ λεπτή και μολυσμένη με σκόνη. Η διασπορά του ηλιακού φωτός δεν συμβαίνει σε μόρια, αλλά κυρίως σε αιωρούμενες ακαθαρσίες σκόνης. Πολλά σωματίδια σκόνης είναι μεγαλύτερα από τα μήκη κύματος του φωτός και αποτελούνται από οξείδιο του σιδήρου, το οποίο έχει κόκκινο χρώμα.

Τώρα ξέρετε ότι η απάντηση στην ερώτηση "γιατί ο ουρανός είναι μπλε" δεν είναι πολύ απλή. Καταλαβαίνουμε, αλλά τι να πούμε στα παιδιά; Είναι πιθανό η όμορφη ατμόσφαιρά μας να αποτελείται από αέρα που λάμπει μπλε όταν τον ζεσταίνει ο Ήλιος. Γιατί το μπλε είναι το πιο ισχυρό από όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου.

Με απλά λόγια, ο ουρανός είναι μπλε γιατί όταν το φως αποσυντίθεται, το βιολετί σκορπίζεται περισσότερο και το κόκκινο το λιγότερο.

Φως μέσα από ένα πρίσμα

Όπως γνωρίζετε, το λευκό φως αποτελείται από επτά βασικά χρώματα που αλλάζουν καθώς μειώνεται το μήκος κύματος του φωτός: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό, λουλακί και ιώδες. Και, για παράδειγμα, οι αστροναύτες σε τροχιά βλέπουν τον εκθαμβωτικό λευκό Ήλιο με φόντο έναν μαύρο ουρανό. Έτσι θα έπρεπε να είναι: τα συστατικά του λευκού φωτός φτάνουν σε αυτά στον αέρα χωρίς παραμόρφωση, ενώ φτάνουν στη Γη μέσω του «φίλτρου» της ατμόσφαιρας.

Αν κοιτάξουμε πιο αναλυτικά, πρέπει να καταλάβουμε τι είναι διάχυτη ακτινοβολία του ουρανού- Η ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης αφού έχει διασκορπιστεί από μόρια ή σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Από το σύνολο της ηλιακής ακτινοβολίας που διαχέεται στην ατμόσφαιρα, περίπου τα δύο τρίτα φθάνουν τελικά στη Γη ως διάχυτη ακτινοβολία (αν ο Ήλιος είναι ψηλά πάνω από τον ορίζοντα, τουλάχιστον το 25% της προσπίπτουσας ακτινοβολίας διασκορπίζεται).

Οι κύριοι μηχανισμοί σκέδασης φωτός στην ατμόσφαιρα (σκέδαση Rayleigh, σκέδαση Mie) είναι ελαστικοί, δηλαδή η κατεύθυνση της ακτινοβολίας αλλάζει χωρίς να αλλάζει το μήκος κύματος.

Ο λόγος που ο ουρανός φαίνεται μπλε είναι επειδή ο αέρας διασκορπίζει το φως μικρού μήκους κύματος περισσότερο από το φως μεγάλου μήκους κύματος. Η ένταση της σκέδασης Rayleigh, που προκαλείται από διακυμάνσεις στον αριθμό των μορίων αερίων του αέρα σε όγκους ανάλογους με τα μήκη κύματος του φωτός, είναι ανάλογη με το 1/λ 4, το λ είναι το μήκος κύματος, δηλαδή το ιώδες τμήμα του ορατού φάσματος είναι διασκορπισμένο περίπου 16 φορές πιο έντονο από το κόκκινο. Επειδή το μπλε φως έχει μικρότερο μήκος κύματος, στο τέλος του ορατού φάσματος, διασκορπίζεται περισσότερο στην ατμόσφαιρα από το κόκκινο φως. Εξαιτίας αυτού, η περιοχή του ουρανού έξω από την κατεύθυνση του Ήλιου έχει μπλε χρώμα (αλλά όχι ιώδες, καθώς το ηλιακό φάσμα είναι ανομοιόμορφο και η ένταση του ιώδους χρώματος σε αυτό είναι μικρότερη, καθώς και λόγω της χαμηλότερης ευαισθησίας του ματιού στο βιολετί χρώμα και μεγαλύτερη ευαισθησία στο μπλε, που ερεθίζει όχι μόνο όσους είναι ευαίσθητοι στους κώνους μπλε χρώματος στον αμφιβληστροειδή, αλλά και ευαίσθητους στις κόκκινες και πράσινες ακτίνες).

Κατά τη διάρκεια του ηλιοβασιλέματος και της αυγής, το φως ταξιδεύει εφαπτομενικά στην επιφάνεια της γης, έτσι ώστε η διαδρομή που διανύει το φως στην ατμόσφαιρα να γίνεται πολύ μεγαλύτερη από ό,τι κατά τη διάρκεια της ημέρας. Εξαιτίας αυτού, το μεγαλύτερο μέρος του μπλε και ακόμη και του πράσινου φωτός διασκορπίζεται από το άμεσο ηλιακό φως, έτσι το άμεσο φως του ήλιου, καθώς και τα σύννεφα που φωτίζει και ο ουρανός κοντά στον ορίζοντα, χρωματίζονται κόκκινο.

Πιθανώς, με διαφορετική σύνθεση της ατμόσφαιρας, για παράδειγμα, σε άλλους πλανήτες, το χρώμα του ουρανού, συμπεριλαμβανομένου του ηλιοβασιλέματος, μπορεί να είναι διαφορετικό. Για παράδειγμα, το χρώμα του ουρανού στον Άρη είναι κοκκινωπό ροζ

Η σκέδαση και η απορρόφηση είναι οι κύριοι λόγοι για την εξασθένηση της έντασης του φωτός στην ατμόσφαιρα. Η σκέδαση ποικίλλει ως συνάρτηση του λόγου της διαμέτρου του σωματιδίου σκέδασης προς το μήκος κύματος του φωτός. Όταν αυτή η αναλογία είναι μικρότερη από 1/10, εμφανίζεται σκέδαση Rayleigh, στην οποία ο συντελεστής σκέδασης είναι ανάλογος του 1/λ 4 . Σε μεγάλες τιμές του λόγου του μεγέθους των σωματιδίων σκέδασης προς το μήκος κύματος, ο νόμος σκέδασης αλλάζει σύμφωνα με την εξίσωση Gustave Mie. όταν αυτή η αναλογία είναι μεγαλύτερη από 10, οι νόμοι της γεωμετρικής οπτικής εφαρμόζονται με επαρκή ακρίβεια για εξάσκηση.

Οι αρχαίοι Έλληνες πίστευαν: «Ο ουρανός είναι μπλε γιατί είναι φτιαγμένος από τον πιο καθαρό βράχο κρύσταλλο!» Επιπλέον, ο κρύσταλλος είναι πολυεπίπεδος - γι 'αυτό έχει μπλε χρώμα. Αν τοποθετήσετε ένα κομμάτι συνηθισμένο γυαλί μπροστά σας, θα είναι διάφανο. Ωστόσο, αν βάλετε πολλά κομμάτια σε ένα σωρό και προσπαθήσετε να τα κοιτάξετε, αποδεικνύεται ότι δεν θα δείτε αυτό που πραγματικά κρύβεται πίσω από ολόκληρη τη δομή, αλλά κάποιο είδος ακατανόητου μπλε.

Στην περίπτωσή μας λοιπόν, ο ουρανός είναι μια σειρά από κρυστάλλινες σφαίρες, που βρίσκονται η μία μέσα στην άλλη με ακρίβεια κοσμήματος. Στη μέση αυτού του συνόλου των σφαιρών βρίσκεται η Γη με τα φρούρια, τις ταβέρνες, τους δρόμους, τις βουνοκορφές, τους ναούς, τις πόλεις και τις θάλασσες της. Στη μία σφαίρα υπάρχει ένας λαμπερός ήλιος. Στην άλλη σφαίρα είναι η Σελήνη. Η τρίτη σφαίρα είναι διάσπαρτη με έναν ατελείωτο αριθμό αστεριών, που κάθε τόσο ξεσπούν από την επιφάνεια του κρυστάλλου και πέφτουν κάτω. Όλες οι άλλες σφαίρες τοποθετούν πάνω τους έναν από τον μεγάλο αριθμό πλανητών.

Όλες αυτές οι σφαίρες περιστρέφονται και η καθεμία έχει τη δική της κατεύθυνση και ταχύτητα. Περιστρέφονται χωρίς να τρίβονται ή να τρίζουν, και στο κέντρο αυτού του καταπληκτικού συστήματος, ο μοναδικός και σημαντικός πλανήτης μας βρίσκεται στο «παγκόσμιο» κενό. Πρέπει να είναι ένα υπέροχο θέαμα!

Οι αρχαίοι Έλληνες πίστευαν ειλικρινά σε αυτή τη θεωρία για το γιατί ο ουρανός είναι μπλε. Ωστόσο, τι ακριβώς τους έκανε να το σκεφτούν; Εξάλλου, ο ουρανός δεν μπορεί να αγγίξει, μπορεί μόνο να συλλογιστεί. Σκεφτείτε και σκεφτείτε, δημιουργήστε τις πιο απίστευτες εικασίες. Στις μέρες μας, τέτοιες εικασίες συνήθως ονομάζονται «επιστημονική θεωρία», αλλά οι αρχαίοι Έλληνες δεν ασχολήθηκαν και τις ονόμασαν έτσι - εικασίες.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε (σύμφωνα με τους επιστήμονες);

Οι σύγχρονοι επιστήμονες μπόρεσαν να βρουν τη σωστή απάντηση και να αποδείξουν γιατί ο ουρανός είναι μπλε. Η φυσική έκρυβε αυτό το μυστικό για αρκετό καιρό, ή μάλλον η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας. Όπως όλοι γνωρίζουν, ο ίδιος ο αέρας είναι ένα άχρωμο αέριο, ωστόσο, όταν οι ακτίνες του ήλιου τον διαπερνούν, το φως αρχίζει να διασπάται σε 7 βασικά χρώματα:

Δεδομένου ότι σε αυτή τη διαδικασία τα μπλε και μπλε χρώματα έχουν ένα σαφές πλεονέκτημα - γι 'αυτό βλέπουμε τον ουρανό ως μπλε-μπλε.

Το πιο επιτυχημένο παράδειγμα αυτής της διαδικασίας είναι η σύγκριση ημέρας και νύχτας. Τη νύχτα δεν υπάρχουν ακτίνες του ήλιου, αφού ο Ήλιος θα φωτίζει αυτήν τη στιγμή την αντίθετη πλευρά του πλανήτη. Χάρη στην απουσία φωτός, μπορούμε να δούμε το πραγματικό χρώμα της ατμόσφαιρας, για την ακρίβεια, την απουσία οποιουδήποτε χρώματος, τη διαφάνεια. Μέσα από τον διάφανο αέρα έχουμε την ευκαιρία να δούμε άλλους γαλαξίες, αστέρια, οροπέδια, μαύρο διάστημα. Τη στιγμή που ο Ήλιος αρχίζει να φωτίζει ξανά την πλευρά του πλανήτη μας, ο ουρανός γίνεται γαλάζιος. Έτσι, ο ουρανός είναι ένα είδος μπλε κουρτίνας, πίσω από το οποίο κρύβεται ο χώρος από εμάς τις ώρες της ημέρας. Γι' αυτό ο ουρανός είναι μπλε τη μέρα και διάφανος τη νύχτα, γι' αυτό μας φαίνεται μαύρος.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε μόνο όταν ο καιρός είναι καθαρός;Το γεγονός είναι ότι σε συννεφιασμένο καιρό ολόκληρο το φάσμα των ακτίνων φωτός απλά δεν μπορεί να διεισδύσει στην επιφάνεια της Γης και αυτές οι λίγες ακτίνες που μπόρεσαν να φτάσουν σε εμάς διαθλώνται από το νερό, το οποίο αιωρείται σε πολύ μεγάλο υψόμετρο. Αυτό το νερό είναι που παραμορφώνει τα φωτεινά κύματα.

Τώρα είστε πεπεισμένοι ότι η όλη αιτία για την αλλαγή των χρωμάτων του ουρανού βρίσκεται στους ακλόνητους νόμους της φυσικής.

Κοιτάζοντας τον ουρανό μια ωραία μέρα, από την παιδική ηλικία συνηθίζουμε το μπλε χρώμα του την ημέρα και το κόκκινο το ηλιοβασίλεμα και την ανατολή. Το μπλε χρώμα του ουρανού είναι τόσο οικείο στα μάτια μας που συχνά δεν προκύπτουν ερωτήσεις σχετικά με το γιατί το χρώμα του ουρανού είναι μπλε και όχι, για παράδειγμα, πράσινο ή κίτρινο. Πράγματι, γιατί ο ουρανός είναι μπλε αν η κύρια πηγή φωτός για τη Γη είναι ο Ήλιος, ο οποίος λάμπει κίτρινο; (Απλώς μην βιαστείτε να ελέγξετε τι χρώμα έχει ο Ήλιος χωρίς προστασία ματιών).

Τι χρώμα έχει πραγματικά ο ήλιος;

Αποδεικνύεται ότι το φως που προέρχεται από τον Ήλιο έχει διαφορετικά χρώματα. Στην πραγματικότητα, ο Ήλιος λάμπει με μπλε, πράσινο, κίτρινο και κόκκινο φως. Αυτό ανακαλύφθηκε τον 17ο αιώνα από τον Νεύτωνα. Βλέπουμε τον Ήλιο ως κίτρινο επειδή εκπέμπει το κίτρινο πιο έντονα, και μπορούμε να δούμε άλλα χρώματα μόνο με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού. Το κίτρινο φως είναι τόσο έντονο που ένα άτομο δεν μπορεί να διακρίνει άλλα χρώματα στο φόντο του. Είναι σαν να προσπαθείς να παρατηρήσεις έναν μικρό πράσινο ή μπλε φακό απέναντι σε έναν τεράστιο κίτρινο προβολέα.

Πώς φτάνει το φως στην επιφάνεια της Γης;

Φανταστείτε ακτίνες όλων των χρωμάτων του ουράνιου τόξου να έρχονται από τον Ήλιο στη Γη. Στο κενό του διαστήματος, μεταξύ του Ήλιου και της Γης, οι ακτίνες του ήλιου πετούν προς την ίδια κατεύθυνση και με την ίδια ταχύτητα. Όμως όλα αλλάζουν όταν το φως του ήλιου φτάνει στην ατμόσφαιρα της γης. Οι ακτίνες του ήλιου συγκρούονται με μόρια του αέρα (που αποτελούνται κυρίως από οξυγόνο και άζωτο) και αλλάζουν την κατεύθυνση τους - διασκορπίζονται. Ας παρατηρήσουμε τη διαδικασία της σκέδασης του φωτός. Εδώ είναι ένα μικρό «κομμάτι» ηλιακού φωτός - ένα φωτόνιο - που πετά στην ατμόσφαιρα της Γης. και αμέσως κάποιο μόριο αέρα μπαίνει στο δρόμο του. Το φωτόνιο «χτυπά» αυτό το μόριο και αποκλίνει ελαφρώς από την αρχική του διαδρομή. Έχοντας πετάξει λίγο περισσότερο, το φωτόνιο θα συγκρουστεί ξανά με ένα μόριο αέρα και θα αλλάξει ξανά κατεύθυνση. Μέχρι να φτάσει στα μάτια μας ένας τέτοιος «απατεώνας ταξιδιώτης», θα έχει χρόνο να συγκρουστεί με δισεκατομμύρια μόρια και να αλλάξει την κατεύθυνση της κίνησης περίπου ίδιες φορές. Το φως που διέρχεται από την ατμόσφαιρα της γης αλλάζει την κατεύθυνσή του τόσο πολύ που τα φωτόνια αρχίζουν να κινούνται προς όλες τις κατευθύνσεις, ακόμη και προς τον Ήλιο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κατά τη διάρκεια της ημέρας ο ουρανός είναι φωτεινός ακόμα και στην πλευρά απέναντι από τον Ήλιο.

Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;

Αποδεικνύεται ότι το χρώμα του φωτός επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ικανότητα μεμονωμένων «κομματιών φωτός» να αλλάζουν την κατεύθυνσή τους μετά από σύγκρουση με μόρια αέρα. Όσο πιο μπλε είναι το φως, τόσο πιο εύκολα αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησής του όταν διασκορπίζεται στην ατμόσφαιρα. Αυτό σημαίνει ότι το μπλε φως διασκορπίζεται καλύτερα και το τιρκουάζ είναι ελαφρώς χειρότερο. Το πράσινο και το κίτρινο φως αλλάζουν την κατεύθυνσή τους χειρότερα από το τιρκουάζ. Λοιπόν, λιγότερο από όλα, όταν περνά μέσα από την ατμόσφαιρα, το κόκκινο φως αλλάζει την κατεύθυνση του. Διασκορπίζεται περίπου 10 φορές χειρότερα από το μπλε. Επομένως, αποδεικνύεται ότι το μπλε φως που προέρχεται από τον Ήλιο είναι διάσπαρτο σε όλο τον ουρανό και μας φαίνεται ότι ο ουρανός γίνεται μπλε. Εάν η φύση είχε διαφορετική δομή και, για παράδειγμα, το πράσινο φως ήταν καλύτερα διασκορπισμένο, τότε ο ουρανός μας θα ήταν πράσινος.

Γιατί ο ουρανός γίνεται κόκκινος με τη δύση και την ανατολή του ηλίου;

Όταν ο Ήλιος δύει ή ανατέλλει, το φως του ήλιου πρέπει να περάσει μέσα από ένα παχύτερο στρώμα αέρα πριν φτάσει στο μάτι μας. Αυτό σημαίνει ότι τα φωτόνια που χτυπούν τη Γη κατά τη δύση ή την ανατολή του ηλίου θα αντιμετωπίσουν πολύ περισσότερες συγκρούσεις με μόρια αέρα από εκείνα που χτυπούν τη Γη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Ο αυξημένος αριθμός των συγκρούσεων προκαλεί ακόμη και το κόκκινο φως να αρχίσει να διασκορπίζεται, με αποτέλεσμα ο ουρανός κοντά στον ήλιο να γίνει κόκκινος κατά τη δύση ή την ανατολή του ηλίου.

Konstantin Kudinov

Αγαπητοί φίλοι και φίλες! Εάν σας άρεσε αυτή η ιστορία και θέλετε να ενημερώνεστε για νέες δημοσιεύσεις σχετικά με την αστροναυτική και την αστρονομία για παιδιά, τότε εγγραφείτε σε νέα από τις κοινότητές μας