Conectarea lumilor, de ce cerul este albastru, iar apusul soarelui este stacojiu, știri

- Papa, tată, de ce e cerul albastru?
- Deoarece împrăștierea este proporțională cu a patra putere a frecvenței, bebeluș.
Anecdote.


Aceste probleme, atât de naturale, au apărut în fața unui om dintr-o epocă foarte veche. Cu toate acestea, pentru a obține o explicație corectă a acestor fenomene, a luat eforturile oamenilor de știință din Evul Mediu și mai târziu, până la sfârșitul secolului al XIX-lea.







Conectarea lumilor, de ce cerul este albastru, iar apusul soarelui este stacojiu, știri

Lumina este un val electromagnetic

Indiferent dacă o cunoașteți sau nu, lumina este un val electromagnetic. Undele electromagnetice includ și undele radio, undele infraroșii, radiațiile ultraviolete, radiațiile X și radiațiile gamma. Trebuie să înțelegeți că undele electromagnetice NU includ sunetul. Sunetul este vibrația particulelor în mediu; în vid nu există niciunul și, prin urmare, nu există sunet (aceasta este o oscilație mecanică). Undele electromagnetice - propagarea câmpurilor electrice și magnetice în spațiu. Nu există particule aici, deci aceste valuri se pot răspândi și în vid. Fiecare radiație se caracterizează prin lungimea de undă. Lungimea de undă este distanța dintre două crestături de undă adiacente.

Cu cât lungimea de undă este mai lungă, cu atât sunt mai puțin fluctuante unde electromagnetice, cu atât energia este mai mică. Astfel, cele mai "non-energetice" valuri sunt cele ale căror lungimi de undă sunt mari. Acestea sunt unde radio; lungimea lor de undă este mai mare de 1 milimetru. Mai multe valuri „energice“ numite radiații infraroșii (așa-numita, deoarece valurile, cu mai multă energie decât undele infrarosii pic, fac parte din lumina roșie vizibilă). Toate corpurile a căror temperatură este peste zero absolută (teoretic, nu există alte corpuri) emit lumină infraroșie. E cald. Apropiați bateria fierbinte și veți simți această radiație.

Mai mult, după radiația infraroșie, în cele din urmă, lumina vizibilă. Și cea mai lungă lungime de undă în culoarea roșie, cea mai mică în violet.


Pentru a memora ordinea culorilor, puteți folosi exemplul mnemonic: Fiecare vânător O vrea Zat G de Sidit Fazan. În mod corespunzător: K rassniy, O rzhezhevy, Zheltiy, Zeleny, Goluboy, Sinii, violet F.

Deoarece acest curcubeu se termină în violet, următoarea radiație în sens energetic se numește ultraviolet. Același lucru pe care îl așteaptă iubitorii de arsuri solare. Acesta poate fi un „moale“ (dimineața și seara pe o zi de vară) și periculoase (după-amiaza într-o zi însorită) .tak ca are o energie mai mare decât lumina vizibilă, ea poate aduce foarte repede arsuri, care este sub soare. Radiațiile X și radiațiile gamma au cea mai mare energie, cele mai mici lungimi de undă. Aceste valuri trec direct prin corpul uman.

Ce ipoteze nu au fost prezentate în momente diferite pentru a explica culoarea cerului. Urmărind fumul împotriva șemineu întunecat capătă o culoare albăstruie, Leonardo da Vinci a scris:“. luminozitate peste întuneric devine albastru, mai frumos decât excelent va fi lumină și întuneric. „Despre aceeași vedere este luat de Goethe. care a fost nu numai un poet de renume mondial, dar, de asemenea, un naturalist om de știință proeminent al timpului său. Cu toate acestea, această culoare explicație a cerului sa dovedit a fi nefondate, pentru că, așa cum a devenit evident mai târziu, un amestec de alb și negru poate da tonuri de gri, mai degrabă decât doar de culoare. Albastru de fum de foc este cauzată de un proces complet diferit.

După descoperirea interferențelor, în special în filmele subțiri, Newton a încercat să interfereze cu explicația culorii cerului. Pentru a face acest lucru, a trebuit să admită că picăturile de apă erau sub formă de bule cu pereți subțiri, ca bulele de săpun. Dar, din moment ce picăturile de apă conținute în atmosferă sunt de fapt sfere, această ipoteză curând "izbucnește" ca o bubble de săpun.

Oamenii de știință din secolul al XVIII-lea. Mariott, Booger, Euler credea că culoarea albastră a cerului se datorează culorii părților componente ale aerului. O astfel de explicație a primit chiar și o confirmare mai târziu, deja în secolul al XIX-lea. când sa constatat că oxigenul lichid are o culoare albastră, iar ozonul lichid este albastru. Cel mai apropiat de explicația corectă a culorii cerului a venit OB Saussure. El credea că, dacă aerul era absolut curat, cerul ar fi negru, dar aerul conține impurități care reflectă în mod predominant de culoare albastră (în particular - aburul și picături de apă).







Până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. acumulat bogat în material experimental asupra împrăștierii luminii în lichide și gaze, în particular, una dintre caracteristicile luminii împrăștiate venind din cer - polarizarea sa a fost descoperită. Primul care a descoperit și a explorat Arago. Aceasta a fost în 1809. Studii ulterioare ale polarizării fermei au fost efectuate de Babinet, Brewster și alți oameni de știință.

Problema culoarea cerului este atât atrage atenția oamenilor de știință care au efectuat experimente pe dispersia luminii în lichide și gaze, a avut un sens mult mai larg, realizat din perspectiva „reproducerii laborator culoarea albastră a cerului,“ Acesta este, de asemenea, numele lucrării :. „Modelarea culoarea albastră a cerului . „Brücke sau“ albastrul cerului, polarizarea luminii substanță tulbure, în general, „Tyndall succesul acestor experimente, oamenii de stiinta a trimis un gând pe drumul cel bun - să caute cauza culoarea albastră a cerului în dispersia luminii solare atmosferă.

Pentru activitatea sa în domeniul Rayleigh luminii (numele său complet este John William Strutt, Lord Rayleigh III) este adesea numit tip Rayleigh împrăștiate, spre deosebire de fiul său, Lord Rayleigh IV. Rayleigh IV pentru contribuția sa mare la dezvoltarea fizicii atmosferice se numește Rayleigh Atmospheric.

Pentru a explica culoarea cerului, dăm doar una din concluziile teoriei lui Rayleigh. Această concluzie este luminozitatea sau intensitatea luminii dispersate este invers proporțională cu lungimea de undă de gradul al patrulea, incidentul pe particula difuzând. Astfel, împrăștierea moleculară este extrem de sensibilă la cea mai mică schimbare a lungimii de undă a luminii. De exemplu, lungimea de undă a razelor violete (0,4 μm) este de aproximativ jumătate din lungimea de undă a firului roșu (0,8 μm). De aceea, razele ultraviolete vor fi împrăștiate în 16 de ori mai puternic decât roșu, și la aceeași intensitate a razelor incidente ale luminii dispersate este de 16 ori mai mult. Toate celelalte raze colorate ale spectrului vizibil (albastru, cyan, verde, galben, portocaliu) vor fi incluse în compoziție în cantități de lumină difuză este invers proporțională cu puterea a patra a lungimii de undă a fiecărei. Dacă toate razele împrăștiate colorate sunt amestecate într-un astfel de raport, atunci culoarea amestecului de raze împrăștiate va fi albastră.

Acesta este motivul pentru care lumina roșie este folosită în aviație, deoarece disipează cel mai puțin, deci poate fi văzută de la o distanță mai lungă. Și acesta a fost unul dintre motivele pentru care semafoarele au culori roșii, galbene și verzi. La urma urmei, au o lungime de undă mai lungă și mai puțin difuză decât albastru, albastru și violet (amintim exemplul mnemonic de mai sus). Dacă semafoarele aveau albastru în loc de lumină roșie, șoferii ar observa lumina la o distanță de 6 ori mai mică decât în ​​realitate.

Lumina directă a soarelui (m. E. Lumina care vine direct de pe discul solar), în jos din cauza dispersia luminii în principal, albastru si violet, devine nuanță ușor gălbuie, care este îmbunătățită prin reducerea soare la orizont. Acum, razele trebuie să treacă din ce în ce mai mult prin atmosferă. .. Pe drum lung pierderea de undă scurtă, adică, violet, albastru, albastru, raze au devenit din ce în ce mai proeminente, și se extind în principal, razele de undă lungă în lumina directă a soarelui sau a lunii la suprafața Pământului - roșu, portocaliu, galben. Prin urmare, culoarea Soarelui și a Lunii devine mai întâi galbenă, apoi portocalie și roșie. Culoarea roșie a soarelui și albastrul cerului sunt două consecințe ale aceluiași proces de împrăștiere (pur și simplu nu încercați niciodată să verifice acest lucru cu ochii mei, uita direct la soare. Intensitatea luminii solare este atât de mare încât chiar și oa doua privire la soare la zenit suficient pentru a în cel mai bun caz, pentru orbire temporară și, în cel mai rău caz, pentru afectarea funcțională cronică a vederii). În lumina directă, după ce trece prin grosimea atmosferei rămân predominant grinzi de undă lungă (soare roșu) în razele de lumină împrăștiate cădea val scurt (albastru). Deci, teoria Rayleigh a explicat foarte clar și convingător enigma a cerului albastru și roșu de soare la apus de soare.

Totul, desigur, a acordat atenție faptului că culoarea cerului se schimbă de la o zi la alta. Uneori este saturat albastru, uneori albicioasă. În părțile okolozenitnyh cerul este cel mai albastru, iar orizontul este întotdeauna mai albicioasă. Aceste trăsături ale schimbării culorii din teoria Rayleigh a cerului nu au putut explica. Răspunsul la aceste întrebări a fost dat mai târziu, când a fost investigată împrăștierea luminii de către particule mai mari în atmosferă - aerosoli - și a fost dezvoltată o teorie a împrăștierii aerosolilor.

Praf, fum, etc. intensificarea împrăștierii luminii; în plus, în alte cazuri, împrăștierea poate fi complet diferită în funcție de lungimea de undă. După erupții vulcanice mari, răsăriturile și apusurile de soare, uneori, joacă culori uimitoare (soarele și luna pot chiar deveni albastru). Nuanțele specifice ale culorilor observate într-o anumită situație se datorează unei combinații de împrăștiere Rayleigh cu dispersia luminii pe particule solide. În mod similar, nuanțele de apus pot varia în funcție de gradul de praf al atmosferei și de concentrația de vapori de apă din ea.

Un rol important îl joacă fluctuațiile densității regiunilor atmosferice cu o dimensiune mult mai mică decât lungimea de undă. Dacă nici un astfel de câmp, interferența luminii împrăștiate molecule egal distanțate au condus la faptul că intensitatea luminii dispersate la toate lungimile de undă ar fi diferit de zero numai în direcția de propagare a fasciculului original. Contabilizarea fluctuațiile densității de imprastiere moleculare conduce la aceeași dependență de dispersia de lungime de undă ca și în cazul particulelor mici, considerate de Rayleigh.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: