آسمان در طول روز آبی است به دلیل ... چگونه به کودک توضیح دهیم که چرا آسمان آبی است؟ چرا آسمان در روز آبی و غروب خورشید قرمز است؟

مردم همیشه این سوال را داشتند که چرا آسمان آبی است. اجداد اسلاوی ما معتقد بودند که زمین گرد است و در لبه های آن با آسمان همگرا شده است. خود زمین توسط یک اقیانوس بی پایان احاطه شده است. آسمان گنبد طاقدار بزرگی است که تمام زمین را پوشانده است. اسلاوها معتقد بودند که آسمان بسیار محکم است و خداوند آن را آفرید تا با روح مردم و فرشتگان در آنجا زندگی کند. یونانیان در دوران باستان معتقد بودند که آسمان از کریستالی ساخته شده است که می درخشد و بنابراین آبی است.

آسمان هوایی است که ما تنفس می کنیم. رنگ و ظاهر آسمانی که از زمین می بینیم به زمان روز، آب و هوا و فصل بستگی دارد. ابرها، ستارگان در هوای صاف و ماه اغلب در آسمان قابل مشاهده هستند. آسمان زمین را می توان با رنگ های مختلف بسته به آب و هوا رنگ کرد، متفاوت از آسمانی که از هواپیما دیده می شود، به خصوص زمانی که باران می بارد. آسمان می‌تواند رنگ‌ها و سایه‌های مختلفی داشته باشد، زیرا شبکه‌ای از قطرات آب و ذرات ریز گرد و غبار که به سختی قابل مشاهده است، همیشه بالای زمین شناور است. این یک آئروسل اتمسفر است که در پراکندگی یک پرتو نور نقش دارد و بر رنگ آسمانی که از زمین می بینیم تأثیر می گذارد.

در همه زمان ها، فرضیاتی مبنی بر آبی بودن آسمان مطرح شده است. در دوران گوته، مردم معتقد بودند که آسمان آبی شده است زیرا نور و تاریکی در هم می آمیزند. در قرن شانزدهم، لئوناردو داوینچی به همه اطمینان داد که آسمان در پس زمینه بقیه فضای تاریک رنگ آبی به خود می گیرد. قبلاً در قرن هجدهم، نظریه ای مطرح شد که اجزای هوا آسمان را به این رنگ رنگ می کنند. دانشمندان معتقد بودند که هوا حاوی مقادیر زیادی ناخالصی، گاز و غبار است، در حالی که هوای خالص سیاه خواهد بود. پس از این مفروضات، اختلافات و حدس های زیادی به وجود آمد، اما تنها یک نفر حق داشت، فیزیکدان انگلیسی رایلی.

این سوال که چرا آسمان آبی است با قانون فیزیک پاسخ داده می شود. ریلی دانشمند انگلیسی در قرن نوزدهم تمام حدس ها را رد کرد. بر اساس این نظریه، نور توسط مولکول های هوا پراکنده می شود. ریلی ثابت کرد که رنگ آسمان ما به طول موج نور بستگی دارد. در عین حال، شدت پراکندگی پرتوهای رنگی تشکیل دهنده نور خورشید یکسان نیست. طول موج پرتوهای قرمز خورشید بیشتر از پرتوهای بنفش است، بنابراین پرتوهای بنفش بیشتری نسبت به پرتوهای قرمز ظاهر می شوند. وقتی پراکنده می شوند، پرتوها با یکدیگر مخلوط می شوند و آسمان آبی می شود.

برای بسیاری روشن نیست که چرا آسمان آبی است، زیرا جو از هوا تشکیل شده است و هوا کاملاً شفاف و بی رنگ است. در روز، زمانی که خورشید می تابد، آسمان آبی و در شب شفاف می شود. مسئله این است که پرتوهای خورشید، هوای بالای سر ما را رنگ می کند. خورشید پرتوهایی را به سطح زمین می فرستد و آنها از لایه ضخیم هوا که سیاره ما را در بر گرفته است عبور می کنند. پرتو خورشید چند رنگ است و از تمام رنگ های رنگین کمان تشکیل شده است. هنگامی که پرتوی از نور خورشید از لایه ضخیم جو عبور می کند، ذرات هوا هر رنگ طیف خورشیدی را پراکنده و می پاشند، بیشتر از همه آبی، بنابراین آسمان آبی می شود.

پاسخ به این سوال که چرا آسمان آبی است بسیار ساده است. نور خورشید یا نور یک لامپ برای ما سفید به نظر می رسد، اما شامل هفت رنگ است که برای همه آشنا است. جو اطراف زمین پر از هوا است که از مولکول های گاز و غبار تشکیل شده است. با عبور از فضای هوا، یک پرتو خورشید با ذرات جو برخورد می کند و در جهت دیگری پرش می کند، یعنی پراکنده می شود. برخی از رنگ‌ها، قرمز و نارنجی، مستقیماً بدون پراکنده شدن از خورشید عبور می‌کنند. پرتوهای آبی در فضا تابیده و پراکنده می شوند، بنابراین آسمان رنگ آبی دارد. وقتی به آسمان نگاه می کنیم، این پرتوهای آبی را می بینیم که در آسمان نفوذ می کند.

چرا آسمان قرمز است

چرا هنگام غروب آسمان آسمان آبی است، اما مایل به قرمز است؟ پاسخ دوباره در قوانین فیزیک نهفته است: پرتوهای قرمز طولانی ترین طول را دارند. به همین دلیل، حتی زمانی که نور خورشید در زیر افق ناپدید می شود، نور قرمز می تواند از طریق ضخامت جو زمین نفوذ کند. آسمان فقط در هوای صاف آبی رنگ می شود، زیرا همه چیز پوشیده از ابر و ابر است. در هنگام باران یا هوای ابری، طیف پرتوهای نور نمی توانند از جو به سطح زمین عبور کنند. فقط تعداد کمی از پرتوهای نور به سطح می رسد و توسط آب که در ارتفاع نسبتاً بالایی قرار دارد شکسته می شوند. این آب پرتوهای نور خورشید را منحرف می کند.

نشانه های عامیانه در مورد رنگ آسمان

اجداد ما یاد گرفتند که آب و هوا را بر اساس سیگنال های طبیعت پیش بینی کنند. خرافات عامیانه زیادی در مورد آب و هوا وجود دارد که با رنگ آسمان مرتبط است. اگر هنگام غروب آفتاب، آسمان شرق پر از نور زرشکی باشد، به این معنی است که باد شدیدی می وزد. اگر آسمان غرب قرمز باشد، روز بعد هوا خوب خواهد بود. در طول سحر، آسمان قرمز می شود - باران و باد شدید خواهد بود. اگر آسمان جنوب شرقی قرمز باشد، باران می بارد. رنگ سبز آسمان که هنگام بارندگی از میان ابرها می درخشد، نشان دهنده تشدید آن است. پس از غروب آفتاب، آسمان سبز شد، باران و باد شدید پیش بینی می شود، زیرا طبق باورهای قدیمی، آسمان سبز "آب لعنتی" را پیش بینی می کند. اگر آسمان خاکستری تیره است و باد از سمت جنوب می وزد، انتظار دمای پایین تری را داشته باشید. اگر در تابستان آسمانی صاف و صاف در صبح می بینید، پس باید انتظار ابرهای بارانی را تا چند ساعت دیگر داشته باشید. اما اگر ابرهای کوچک در آسمان قابل مشاهده باشند، هوا صاف و گرم خواهد بود.

به نظر می رسد که تعداد کمی از مردم پاسخ این سوال ظاهراً "همیشه در هوا معلق" را می دانند. کودکان اغلب در این مورد می پرسند، اما بزرگسالان آماده توضیح دادن نیستند. بسیاری از مردم بر این باورند که این سؤال یکی از سؤالاتی است که ما اصلاً نمی توانیم به آنها پاسخ دهیم، مانند "پایان جهان کجاست". افرادی هستند که معتقدند این رنگ مخلوطی از نیتروژن و اکسیژن است، زمانی که این گازها زیاد است و توسط خورشید روشن می شوند. کسانی هستند که رنگ آسمان را با انکسار نور در لایه های جو مرتبط می دانند. کسانی که دانش‌آموزان ممتاز مدرسه بودند، می‌گویند که هوا بر اساس قانون رایلی، رنگ آبی را شدیدتر از سایر رنگ‌های طیف پراکنده می‌کند، اغلب بدون درک ماهیت این پراکندگی. به هر حال، مسئله رنگ آسمان توسط فیزیکدانان تنها در قرن بیستم حل شد. بنابراین، ما نباید شرمنده باشیم.

و اگرچه این موضوع مستقیماً به دما مربوط نمی شود، بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم. ما خیلی عمیق به فیزیک نمی پردازیم، اما اصول اولیه در مورد نور و هوا را به یاد می آوریم.

نور خورشید مخلوطی از تابش تمام رنگ های رنگین کمان است، یعنی. امواج الکترومغناطیسی با فرکانس های ارتعاشی که می توانند شبکیه چشم انسان را تحت تاثیر قرار دهند. رنگ بنفش مربوط به طول موج تابش 380 نانومتر، قرمز - 720 نانومتر است. شبکیه حاوی مخروط هایی است که مسئول درک رنگ هستند. سه نوع مخروط وجود دارد: آبی (مسئول محدوده فرکانس بالا)، سبز (مسئول فرکانس های متوسط) و قرمز (برای فرکانس های پایین). دامنه حساسیت مخروط ها با هم همپوشانی دارند، اما حداکثر برای یک رنگ خاص رخ می دهد.

مولکول های هوا در حالت عادی خود بار ندارند، خنثی هستند. با این حال، آنها از ذرات باردار - الکترون ها و هسته ها تشکیل شده اند. تحت تأثیر میدان الکتریکی، هسته ها در یک جهت، الکترون ها در جهت دیگر جابه جا می شوند و دوقطبی با میدان الکترومغناطیسی خاص خود به دست می آید. اگر یک دوقطبی وارد یک میدان الکترومغناطیسی متناوب شود، شروع به نوسان می کند، یعنی بارهای مثبت و منفی به جلو و عقب جابه جا می شوند و خود دوقطبی شروع به انتشار یک موج الکترومغناطیسی می کند. در مورد ما، یک موج الکترومغناطیسی از نور خورشید باعث می شود که مولکول های هوا به دو قطبی تبدیل شوند که امواج الکترومغناطیسی ساطع می کنند. علاوه بر این، جهت مطالعه دوقطبی ها می تواند همه نوع باشد. بر اساس قانون بقای انرژی، موج نور در جهت اصلی خود شدت خود را از دست می دهد. این مکانیسم اصلی پراکندگی نور در هوا است. دقیق تر است که حتی در مورد پراکندگی صحبت نکنیم، بلکه در مورد درخشش مولکول های هوا تحت تأثیر نور صحبت کنیم. ما از طریق جو نگاه می کنیم و در واقع نور خورشید و نور ساطع شده توسط مولکول های جو خود را می بینیم. چرا سفید نیست، آبی است؟

واقعیت این است که شدت تابش دوقطبی با توان چهارم فرکانس تابش متناسب است. امواج با حداکثر فرکانس و انرژی متناظر با نور آبی، شدیدترین امواج را از دوقطبی ساطع می کنند. امواج نور قرمز کمتر با مولکول های هوا تعامل دارند. آن ها هنگام عبور از جو، نور سفید از طریق طیف فیلتر می شود. مولکول های هوا عمدتاً نور آبی ساطع می کنند، یعنی نوری که مخروط های آبی و سبز شبکیه را بسیار قوی تر از مخروط های قرمز تحریک می کند.

جان تیندال اولین کسی بود که در سال 1865 گامی در جهت توضیح صحیح رنگ آسمان برداشت. او کشف کرد که وقتی پرتوهای نور از محیطی عبور می کنند که ذرات کوچک ناخالصی در آن معلق هستند، رنگ آبی شدیدتر از قرمز پراکنده می شود. . در نتیجه، ما رنگ نور عبوری را به رنگ آبی می بینیم. این را می توان با نگاه کردن از کنار به یک پرتو نور که از آب کمی تیره شده با شیر عبور می کند مشاهده کرد. اگر نه از پهلو، بلکه در جهت پرتو نگاه کنید، نور رنگ مایل به قرمزی به خود می گیرد، زیرا جزء آبی از بین رفت.

چند سال بعد، لرد رایلی، دانشمند بریتانیایی، این اثر را با جزئیات بیشتری بررسی کرد. او نشان داد که شدت پراکندگی نور توسط ذرات بسیار کوچک با توان چهارم طول موج تابش نسبت معکوس دارد. از این پس نور آبی 10 برابر شدیدتر از قرمز پراکنده می شود.

Tindal و Rayleigh فکر می کردند که آبی بودن آسمان به دلیل وجود ذرات کوچک غبار و بخار آب در جو است. دانشمندان بعداً متوجه شدند که اگر این حقیقت داشته باشد، تغییرات قابل توجهی در رنگ آسمان با تغییراتی در رطوبت، مه و آلودگی هوا نسبت به آنچه در حال حاضر مشاهده می کنیم، خواهیم دید. این مشکل توسط اینشتین حل شد که در سال 1911 فرمولی را استخراج کرد که پراکندگی نور توسط مولکول ها را توصیف می کرد. فرمول تمام آزمایشات قبلی را تایید کرد. ثابت شده است که گرد و غبار و بخار نیست، بلکه دقیقاً مولکول های هوا هستند که نور را پراکنده می کنند، زیرا (همانطور که در بالا ذکر شد) میدان الکترومغناطیسی نور باعث ایجاد گشتاورهای دوقطبی الکتریکی در مولکول ها می شود.

چرا آسمان بنفش نیست، آبی است؟ به هر حال، امواج بنفش کوتاه تر از امواج آبی هستند. دلیل اول این است که طیف تابش خورشیدی یکنواخت نیست. رنگ بنفش در آنجا کمتر است. علاوه بر این، پرتوهای بنفش حتی در بالاترین لایه های جو پراکنده می شوند. دلیل دوم این است که حساسیت مخروط های ما به بنفش کمتر از آبی است. دلیل سوم این است که نور آبی نه تنها مخروط های آبی شبکیه، بلکه مخروط های قرمز و سبز را نیز تحریک می کند. بنابراین، رنگ آسمان کم رنگ نیست، بلکه آبی پررنگ است، به ویژه هنگامی که هوا صاف است.

رنگ غروب خورشید نیز با پراکندگی نور توسط مولکول های هوا توضیح داده می شود. پس از طی مسافت طولانی از خورشید به صورت مماس به زمین، پرتو تمام رنگ های آبی خود را از دست می دهد. فقط رنگ های زرد و قرمز به چشم می رسد. در نزدیکی دریا، غروب خورشید حتی می تواند نارنجی باشد، به لطف ذرات نمک موجود در هوا که مسئول پراکندگی تیندل هستند.

توجه داشته باشید که ترکیب جو، یعنی. وجود نیتروژن و اکسیژن، رنگ آسمان عملا مستقل است. اگر سیاره ای دارای اتمسفر شفاف با ضخامت و چگالی کافی باشد که توسط تابشی که طیف آن سفید است، مانند خورشید روشن می شود، آنگاه آسمان آنجا آبی خواهد بود.

پس چگونه می‌توانیم توضیح دهیم که عکس‌های فضاپیمایی که روی مریخ فرود آمده‌اند نشان می‌دهند که آسمان آنجا صورتی و قرمز است؟ این به این دلیل است که جو مریخ بسیار نازک و آلوده به غبار است. پراکندگی نور خورشید نه روی مولکول ها، بلکه عمدتاً روی ناخالصی های غبار معلق رخ می دهد. بسیاری از ذرات غبار بزرگتر از طول موج نور هستند و از اکسید آهن ساخته شده اند که به رنگ قرمز است.

اکنون می دانید که پاسخ دادن به سوال "چرا آسمان آبی است" خیلی ساده نیست. می فهمیم اما به بچه ها چه بگوییم؟ این احتمال وجود دارد که جو زیبای ما از هوایی تشکیل شده باشد که وقتی خورشید آن را گرم می کند آبی می درخشد. زیرا آبی از همه رنگ های رنگین کمان قدرتمندتر است.

به زبان ساده، آسمان آبی است زیرا وقتی نور تجزیه می شود، بنفش بیشترین و قرمز کمترین پراکندگی را دارد.

نور از طریق یک منشور

همانطور که می دانید نور سفید از هفت رنگ اصلی تشکیل شده است که با کاهش طول موج نور تغییر می کنند: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، فیروزه ای، نیلی و بنفش. و به عنوان مثال، فضانوردان در مدار، خورشید سفید خیره کننده را در پس زمینه یک آسمان سیاه می بینند. اینطوری باید باشد: اجزای نور سفید بدون اعوجاج در فضای بدون هوا به آنها می رسد، در حالی که آنها از طریق "فیلتر" جو به زمین می رسند.

اگر با جزئیات بیشتری نگاه کنیم، باید بفهمیم که چیست تابش پراکنده آسمان- تابش خورشیدی که پس از پراکنده شدن توسط مولکول ها یا ذرات معلق در جو به سطح زمین می رسد. از تمام تابش خورشیدی پراکنده شده در جو، حدود دو سوم در نهایت به عنوان تابش پراکنده به زمین می رسد (اگر خورشید بالاتر از افق باشد، حداقل 25٪ از تابش فرودی پراکنده می شود).

مکانیسم های اصلی پراکندگی نور در جو (پراکندگی رایلی، پراکندگی Mie) الاستیک هستند، یعنی جهت تابش بدون تغییر طول موج تغییر می کند.

دلیل آبی به نظر رسیدن آسمان این است که هوا نور با طول موج کوتاه را بیشتر از نور با طول موج بلند پخش می کند. شدت پراکندگی ریلی، ناشی از نوسانات در تعداد مولکول های گازهای هوا در حجم های متناسب با طول موج های نور، متناسب با 1/λ 4 است، λ طول موج است، یعنی قسمت بنفش از طیف مرئی تقریباً پراکنده است. 16 برابر شدیدتر از قرمز. از آنجایی که نور آبی طول موج کوتاه تری دارد، در انتهای طیف مرئی، بیشتر از نور قرمز در جو پراکنده می شود. به همین دلیل ناحیه آسمان خارج از جهت خورشید رنگ آبی دارد (اما نه بنفش، زیرا طیف خورشیدی ناهموار است و شدت رنگ بنفش در آن کمتر است و همچنین به دلیل حساسیت کمتر. چشم نسبت به رنگ بنفش و حساسیت بیشتر به آبی، که نه تنها کسانی که به مخروط های رنگ آبی در شبکیه حساس هستند، بلکه به پرتوهای قرمز و سبز نیز حساس هستند.

در هنگام غروب و طلوع آفتاب، نور به صورت مماس به سطح زمین می‌رود، به طوری که مسیر طی شده توسط نور در جو بسیار طولانی‌تر از روز می‌شود. به همین دلیل، بیشتر نور آبی و حتی سبز از نور مستقیم خورشید پراکنده می شود، بنابراین نور مستقیم خورشید و همچنین ابرهایی که آن را روشن می کند و آسمان نزدیک به افق، قرمز رنگ می شوند.

احتمالاً با ترکیب متفاوت جو، به عنوان مثال، در سیارات دیگر، رنگ آسمان، از جمله در غروب خورشید، ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال، رنگ آسمان در مریخ صورتی مایل به قرمز است

پراکندگی و جذب از دلایل اصلی تضعیف شدت نور در جو است. پراکندگی تابعی از نسبت قطر ذره پراکنده به طول موج نور است. وقتی این نسبت کمتر از 1/10 باشد، پراکندگی رایلی رخ می دهد که در آن ضریب پراکندگی متناسب با 1/λ 4 است. در مقادیر زیاد نسبت اندازه ذرات پراکنده به طول موج، قانون پراکندگی مطابق با معادله گوستاو می تغییر می کند. وقتی این نسبت بیشتر از 10 باشد، قوانین اپتیک هندسی با دقت کافی برای تمرین اعمال می شود.

یونانیان باستان معتقد بودند: "آسمان آبی است زیرا از خالص ترین کریستال سنگی ساخته شده است!" علاوه بر این، کریستال چند لایه است - به همین دلیل است که رنگ آبی دارد. اگر یک تکه شیشه معمولی را جلوی خود قرار دهید، شفاف می شود. با این حال، اگر چندین قطعه را در یک توده قرار دهید و سعی کنید از میان آنها نگاه کنید، معلوم می شود که نه آنچه در واقع در پشت کل ساختار است، بلکه نوعی آبی نامفهوم را خواهید دید.

بنابراین در مورد ما، آسمان مجموعه ای از کره های کریستالی است که با دقت جواهرات یکی در داخل دیگری قرار گرفته اند. در وسط این مجموعه کره زمین با قلعه ها، میخانه ها، جاده ها، قله های کوه، معابد، شهرها و دریاهایش قرار دارد. در یک کره یک خورشید درخشان وجود دارد. در کره دیگر ماه قرار دارد. کره سوم با تعداد بی پایانی ستاره پراکنده شده است که هرازگاهی از سطح کریستال جدا می شوند و به پایین می افتند. همه کره های دیگر یکی از تعداد زیادی از سیارات را روی خود قرار می دهند.

همه این کره ها می چرخند و هر کدام جهت و سرعت خاص خود را دارند. آنها بدون ساییدن و یا قلقلک می چرخند و در مرکز این سیستم شگفت انگیز سیاره منحصر به فرد و مهم ما در پوچی "جهانی" قرار دارد. باید یک منظره باشکوه باشد!

یونانیان باستان صادقانه به این نظریه که چرا آسمان آبی است اعتقاد داشتند. با این حال، دقیقا چه چیزی آنها را به این فکر واداشت؟ به هر حال، آسمان را نمی توان لمس کرد، فقط می توان به آن فکر کرد. فکر کنید و فکر کنید، باور نکردنی ترین حدس ها را بسازید. امروزه چنین حدسیاتی معمولاً "نظریه علمی" نامیده می شود ، اما یونانیان باستان زحمتی نمی انداختند و آنها را به این حدس می گفتند.

چرا آسمان آبی است (به گفته دانشمندان)؟

دانشمندان مدرن توانستند پاسخ صحیح را بیابند و ثابت کنند که چرا آسمان آبی است. فیزیک این راز را برای مدت طولانی پنهان کرده بود، یا بهتر است بگوییم جو سیاره ما. همانطور که همه می دانند، هوا به خودی خود یک گاز بی رنگ است، با این حال، هنگامی که اشعه خورشید به آن نفوذ می کند، نور شروع به شکستن به 7 رنگ اصلی می کند:

از آنجایی که در این فرآیند رنگ‌های آبی و آبی مزیت آشکاری دارند - به همین دلیل است که ما آسمان را آبی-آبی می‌بینیم.

موفق ترین نمونه این فرآیند مقایسه روز و شب است. در شب هیچ پرتو خورشیدی وجود ندارد، زیرا خورشید در حال حاضر سمت مخالف سیاره را روشن می کند. به لطف عدم وجود نور، ما می توانیم رنگ واقعی جو، به طور دقیق، عدم وجود هر رنگ، شفافیت را ببینیم. از طریق هوای شفاف ما این فرصت را داریم که کهکشان ها، ستاره ها، فلات ها، فضای سیاه دیگر را ببینیم. لحظه ای که خورشید دوباره شروع به روشن کردن سمت ما از سیاره می کند، آسمان لاجوردی می شود. بنابراین، آسمان نوعی پرده آبی است که در ساعات روشنایی روز در پشت آن فضا از ما پنهان می شود. به همین دلیل است که آسمان در روز آبی و در شب شفاف است و به همین دلیل به نظر ما سیاه می رسد.

چرا آسمان فقط در هوای صاف آبی است؟واقعیت این است که در هوای ابری تمام طیف پرتوهای نور به سادگی قادر به نفوذ به سطح زمین نیستند و آن چند پرتویی که توانسته اند به ما برسند توسط آب که در ارتفاع بسیار بالا معلق است شکسته می شوند. این آب است که امواج نور را منحرف می کند.

اکنون متقاعد شده اید که تمام دلیل تغییر رنگ های آسمان در قوانین تزلزل ناپذیر فیزیک است.

با نگاه کردن به آسمان در یک روز خوب، از کودکی به رنگ آبی آن در روز و قرمز در هنگام غروب و طلوع خورشید عادت می کنیم. رنگ آبی آسمان به قدری برای چشمان ما آشناست که اغلب هیچ سوالی مطرح نمی شود که چرا رنگ آسمان آبی است و مثلاً سبز یا زرد نیست. به راستی، اگر منبع اصلی نور زمین خورشید است که زرد می درخشد، چرا آسمان آبی است؟ (فقط برای بررسی رنگ خورشید بدون محافظ چشم عجله نکنید).

واقعا خورشید چه رنگی است؟

معلوم می شود که نوری که از خورشید می آید رنگ های مختلفی دارد. در واقع خورشید با نورهای آبی، سبز، زرد و قرمز می درخشد. این در قرن هفدهم توسط نیوتن کشف شد. ما خورشید را زرد می بینیم زیرا زرد را به شدت ساطع می کند و رنگ های دیگر را فقط با کمک تجهیزات ویژه می توانیم ببینیم. نور زرد آنقدر شدید است که فرد نمی تواند رنگ های دیگر را در پس زمینه آن تشخیص دهد. مثل این است که بخواهید متوجه یک چراغ قوه کوچک سبز یا آبی در مقابل یک نورافکن بزرگ زرد رنگ شوید.

نور چگونه به سطح زمین می رسد؟

تصور کنید پرتوهای تمام رنگ های رنگین کمان از خورشید به زمین می آیند. در خلاء فضا، بین خورشید و زمین، پرتوهای خورشید در یک جهت و با همان سرعت پرواز می کنند. اما وقتی نور خورشید به جو زمین می رسد همه چیز تغییر می کند. پرتوهای خورشید با مولکول های هوا (که عمدتاً از اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده اند) برخورد می کنند و جهت خود را تغییر می دهند - آنها پراکنده می شوند. بیایید روند پراکندگی نور را مشاهده کنیم. در اینجا یک "قطعه" کوچک از نور خورشید - یک فوتون - در حال پرواز در جو زمین است. و بلافاصله مقداری مولکول هوا در راه آن قرار می گیرد. فوتون به این مولکول برخورد می کند و کمی از مسیر اصلی خود منحرف می شود. با کمی بیشتر پرواز، فوتون دوباره با یک مولکول هوا برخورد می کند و دوباره تغییر جهت می دهد. تا زمانی که چنین "مسافری سرکش" به چشم ما برسد، زمان خواهد داشت که با میلیاردها مولکول برخورد کند و تقریباً به همان تعداد بار جهت حرکت را تغییر دهد. نوری که از جو زمین می گذرد آنقدر جهت خود را تغییر می دهد که فوتون ها شروع به حرکت در همه جهات حتی به سمت خورشید می کنند. به همین دلیل است که در طول روز آسمان حتی در سمت مخالف خورشید روشن است.

چرا آسمان آبی است؟

به نظر می رسد که رنگ نور به شدت بر توانایی تک تک "تکه های نور" برای تغییر جهت خود پس از برخورد با مولکول های هوا تأثیر می گذارد. هر چه نور آبی‌تر باشد، هنگام پراکنده شدن در جو، جهت حرکت خود را آسان‌تر تغییر می‌دهد. این بدان معنی است که نور آبی به بهترین وجه پراکنده می شود و فیروزه کمی بدتر است. نور سبز و زرد بدتر از فیروزه ای جهت خود را تغییر می دهند. خوب، کمتر از همه، هنگام عبور از جو، نور قرمز جهت خود را تغییر می دهد. تقریباً 10 برابر بدتر از آبی پراکنده می شود. بنابراین، معلوم می شود که نور آبی که از خورشید می آید در سراسر آسمان پراکنده است و به نظر ما این است که آسمان آبی می شود. اگر ساختار طبیعت متفاوت بود و مثلاً نور سبز به بهترین وجه پراکنده می شد، آسمان ما سبز می شد.

چرا آسمان هنگام غروب و طلوع خورشید قرمز می شود؟

هنگامی که خورشید غروب یا طلوع می کند، نور خورشید باید قبل از رسیدن به چشم ما از لایه ضخیم تری از هوا عبور کند. این بدان معناست که فوتون هایی که در غروب یا طلوع خورشید به زمین برخورد می کنند، برخوردهای بسیار بیشتری را با مولکول های هوا نسبت به آنهایی که در طول روز به زمین برخورد می کنند، تجربه خواهند کرد. افزایش تعداد برخوردها باعث می شود حتی نور قرمز شروع به پراکندگی کند و باعث می شود آسمان نزدیک خورشید در غروب یا طلوع خورشید قرمز شود.

کنستانتین کودینوف

دوستان عزیز! اگر این داستان را دوست داشتید و می خواهید در جریان انتشارات جدید در مورد فضانوردی و نجوم برای کودکان باشید، در اخبار جوامع ما مشترک شوید.