لماذا السماء زرقاء؟ فلماذا السماء زرقاء؟ سر السماء الزرقاء.

الفرضية: خطة العمل: دراسة ماهية الضوء ؛ التحقيق في التغير في لون وسط شفاف من زاوية حدوث أشعة الضوء ؛ لكي أعطي التفسير العلميظاهرة ملحوظة ترتبط التغيرات في لون السماء بزاوية دخول أشعة الضوء إلى الغلاف الجوي للأرض.

الجزء النظري رأى الجميع كيف تلمع كل ألوان قوس قزح ، حواف الكريستال ، قطرات صغيرة من الندى. ما الذي يجري؟ بعد كل شيء ، تسقط أشعة الشمس البيضاء على أجسام شفافة عديمة اللون. هذه الظواهر معروفة للناس لفترة طويلة. لفترة طويلة كان يعتقد أن الضوء الأبيض هو الأبسط والألوان التي تم إنشاؤها خصائص خاصةبعض الهاتف.

1865 جيمس ماكسويل. ابتكر نظرية الموجات الكهرومغناطيسية. الضوء هو عام EMW. اكتشف Heinrich Hertz طريقة لإنشاء وتوزيع EMW.

الضوء عبارة عن موجات كهرومغناطيسية ، وهي عبارة عن مجموعة من الموجات ذات الأطوال المختلفة. من خلال رؤيتنا ، نتصور فاصلًا صغيرًا من أطوال EMW كضوء. معا ، هذه الموجات تعطينا الضوء الأبيض. وإذا اخترنا جزءًا من الموجات من هذه الفترة ، فإننا ندركها على أنها ضوء مع بعض الألوان. هناك سبعة ألوان أساسية في المجموع.

مسار التجربة: نملأ الحاوية (حوض السمك) بالماء ؛ أضف بعض الحليب إلى الماء (هذه جزيئات الغبار) نوجه الضوء من المصباح من الأعلى إلى الماء ؛ هذا لون السماء عند الظهيرة. قم بتغيير زاوية حدوث الضوء على الماء من 0 إلى 90. لاحظ تغير اللون.

الخلاصة: يعتمد التغير في لون السماء على الزاوية التي تدخل فيها أشعة الضوء الغلاف الجوي للأرض. يتغير لون السماء خلال النهار من الأزرق إلى الأحمر. وعندما لا يدخل الضوء الغلاف الجوي ، يحل الليل في هذا المكان من الأرض. في الليل ، عندما يكون الطقس مناسبًا ، يصل إلينا الضوء القادم من النجوم البعيدة ويضيء القمر بالضوء المنعكس.

لون السماء دول مختلفةيختلف الطقس ، حيث يتغير من الأبيض إلى الأزرق الشديد. طور رايلي النظرية التي تشرح لون السماء.

وفقًا لهذه النظرية ، يُفسر لون السماء بحقيقة أن أشعة الشمس ، التي تنعكس مرارًا وتكرارًا من جزيئات الهواء وجزيئات الغبار الصغيرة ، منتشرة في الغلاف الجوي. تنتشر الموجات الضوئية ذات الأطوال المختلفة بشكل مختلف عن طريق الجزيئات: تنتشر جزيئات الهواء في الغالب في الجزء ذي الطول الموجي القصير من الجزء المرئي الطيف الشمسي، بمعنى آخر. الأشعة الزرقاء والأزرق والبنفسجي ، وبما أن شدة الجزء البنفسجي من الطيف صغيرة مقارنة بالأجزاء الزرقاء والزرقاء ، فإن السماء تظهر باللون الأزرق أو الأزرق.

سطوع كبير قبو الجنةيرجع ذلك إلى حقيقة أن الغلاف الجوي للأرض له سمك كبير ويتناثر الضوء بعدد هائل من الجزيئات.

على ال ارتفاعات عالية، على سبيل المثال ، عند المراقبة باستخدام سفن الفضاء، تبقى طبقات الغلاف الجوي المخلخلة فوق رأس المراقب أقلالجزيئات التي تشتت الضوء ، وبالتالي يقل سطوع الجلد. تبدو السماء أكثر قتامة ، ويتغير لونها مع زيادة الارتفاع. تبدو السماء أكثر قتامة ، ويتغير لونها من الأزرق الداكن إلى الأرجواني الداكن مع زيادة الارتفاع. من الواضح أنه في الارتفاعات الأعلى وخارج الغلاف الجوي ، تبدو السماء سوداء للمراقب.

إذا احتوى الهواء عدد كبير منالجسيمات الكبيرة نسبيًا ، تبعثر هذه الجسيمات أيضًا موجات ضوئية أطول. في هذه الحالة ، تكتسب السماء لونًا أبيض. تبعثر قطرات الماء الكبيرة أو بلورات الماء التي تشكل الغيوم جميع الألوان الطيفية بالتساوي تقريبًا ، وبالتالي فإن السماء الملبدة بالغيوم لونها رمادي باهت.

وهذا ما تؤكده الملاحظات التي لوحظت خلالها احوال الطقسولون السماء المقابل فوق مدينة نوفوكوزنتسك.

ترجع الظلال المميزة في لون السماء في 28-29 نوفمبر إلى الوجود الانبعاثات الصناعيةوالتي تتركز في الهواء مع انخفاض درجة الحرارة وغياب الرياح.

يتأثر لون السماء أيضًا بالطبيعة واللون سطح الأرضوكذلك كثافة الغلاف الجوي.

القانون الأسي لتقليل كثافة الغلاف الجوي مع الارتفاع.

تصف الصيغة البارومترية الانخفاض في كثافة الغلاف الجوي مع الارتفاع في بعبارات عامة؛ لا تأخذ في الاعتبار الرياح والتيارات الحرارية وتغيرات درجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا يكون الارتفاع مرتفعًا جدًا للسماح بإهمال اعتماد التسارع g على الارتفاع.

ترتبط الصيغة البارومترية باسم الفيزيائي النمساوي لودفيج بولتزمان. لكن المؤشرات الأولى على الطبيعة الأسية لانخفاض كثافة الهواء مع الارتفاع كانت موجودة بالفعل في بحث نيوتن حول انكسار الضوء في الغلاف الجوي واستخدمت في تجميع جدول انكسار محدث.

توضح الرسوم البيانية المعطاة كيف في سياق الدراسة الانكسار الفلكيتوضيح الأفكار حول جنرال لواءتغيرات في معامل انكسار الغلاف الجوي مع الارتفاع.

• يتوافق مع نظرية كبلر
• النظرية النيوتونية الأصلية للانكسار
• المكرر النيوتوني و النظرية الحديثةانكسار الضوء في الغلاف الجوي

انكسار الضوء في الغلاف الجوي

الغلاف الجوي هو وسط غير متجانس بصريًا ، لذا فإن مسار شعاع الضوء في الغلاف الجوي دائمًا ما يكون منحنيًا إلى حد ما. يسمى انحناء أشعة الضوء أثناء مرورها عبر الغلاف الجوي بانكسار الضوء في الغلاف الجوي.

يتم التمييز بين الانكسار الفلكي والأرضي. في الحالة الأولى ، يؤخذ في الاعتبار انحناء أشعة الضوء القادمة إلى الراصد الأرضي من الأجرام السماوية. في الحالة الثانية ، يؤخذ في الاعتبار انحناء أشعة الضوء القادمة إلى المراقب من الأجسام الأرضية. في كلتا الحالتين ، بسبب انحناء أشعة الضوء ، يمكن للمراقب أن يرى الجسم في الاتجاه الخاطئ ، والذي يتوافق مع الواقع ؛ قد يظهر الكائن مشوهًا. من الممكن ملاحظة شيء ما حتى عندما يكون في الواقع تحت خط الأفق. وبالتالي ، فإن انكسار الضوء في الغلاف الجوي للأرض يمكن أن يؤدي إلى أوهام بصرية غريبة.

لنفترض أن الغلاف الجوي يتكون من مجموعة من الطبقات الأفقية المنتظمة بصريًا بنفس السماكة ؛ يقفز معامل الانكسار من طبقة إلى أخرى ، ويزداد تدريجيًا في الاتجاه من الطبقات العليا إلى الطبقات السفلية. يظهر مثل هذا الوضع التخميني البحت.

في الواقع ، لا تتغير كثافة الغلاف الجوي ، وبالتالي معامل انكساره ، مع الارتفاع في القفزات ، ولكن بشكل مستمر. لذلك ، فإن مسار شعاع الضوء ليس خطًا متقطعًا ، ولكنه خط منحني.

افترض أن الشعاع الموضح في الشكل يمر إلى المراقب من البعض جسم سماوي. إذا لم يكن هناك انكسار للضوء في الغلاف الجوي ، فسيكون هذا الجسم مرئيًا للمراقب بزاوية ά. بسبب الانكسار ، يرى الراصد الكائن ليس بزاوية ά ، ولكن بزاوية φ. منذ φ ά ، يبدو أن الكائن أعلى من الأفق مما هو عليه بالفعل. بمعنى آخر ، مسافة الذروة المرصودة للكائن أقل من مسافة الذروة الفعلية. الفرق Ώ = ά - يسمى زاوية الانكسار.

حسب المعطيات الحديثة أقصى زاويةالانكسار 35 ".

عندما يشاهد مراقب غروب الشمس ويرى كيف لامست الحافة السفلية للنجم الأفق ، في الواقع هذه اللحظةهذه الحافة هي بالفعل 35 "تحت خط الأفق. ومن المثير للاهتمام أن الحافة العلوية للقرص الشمسي ترفع عن طريق الانكسار الأضعف - 29 فقط". لذلك ، يبدو أن غروب الشمس مفلطحة عموديًا.

مذهلة غروب الشمس

بالنظر إلى انكسار الضوء ، من الضروري مراعاة التغيير المنتظم في كثافة الهواء مع الارتفاع ، وكذلك التسلسل عوامل إضافية، الكثير منها لديه ما يكفي شخصية عشوائية. نحن نتحدث عن التأثير على معامل انكسار تيارات الحمل والرياح ودرجة حرارة الهواء في نقاط مختلفة في الغلاف الجوي فوق أجزاء مختلفة من سطح الأرض.

تؤدي ميزات حالة الغلاف الجوي ، وقبل كل شيء ، ميزات تسخين الغلاف الجوي في طبقاته السفلية على أجزاء مختلفة من سطح الأرض إلى خصوصية غروب الشمس المرصود.

ممر أعمى. في بعض الأحيان ، يبدو أن الشمس لا تغرب في الأفق ، ولكن على خط غير مرئي فوق الأفق. لوحظت هذه الظاهرة في غياب أي غيوم في الأفق. إذا صعدت في هذا الوقت إلى قمة التل ، فيمكنك ملاحظة صورة أكثر غرابة: الآن تغرب الشمس وراء خط الأفق ، ولكن في نفس الوقت يبدو القرص الشمسي مقطوعًا كما لو كان أفقيًا. "الشريط الأعمى" ، الذي يظل موضعه بالنسبة لخط الأفق دون تغيير. يمكن رؤية غروب الشمس غير المعتاد ، وفقًا لشهود العيان ، بشكل مختلف المناطق الجغرافية، على سبيل المثال ، في قرية بولشوي كامين ، إقليم بريمورسكي ومدينة سوتشي ، إقليم كراسنودار.

يتم ملاحظة مثل هذه الصورة إذا كان الهواء بالقرب من الأرض نفسها باردًا ، وكانت هناك طبقة فوقها نسبيًا هواء دافئ. في هذه الحالة ، يتغير معامل انكسار الهواء مع الارتفاع تقريبًا كما هو موضح في الرسم البياني ؛ يمكن أن يؤدي الانتقال من طبقة الهواء الباردة السفلية إلى الطبقة الدافئة فوقها إلى انخفاض حاد إلى حد ما في معامل الانكسار. من أجل التبسيط ، سنفترض أن هذا الانخفاض يحدث فجأة وبالتالي هناك واجهة محددة بوضوح بين الطبقات الباردة والدافئة ، وتقع على ارتفاع معين h1 فوق سطح الأرض. في الشكل ، يشير nx إلى معامل انكسار الهواء في الطبقة الباردة ، ومن خلال nt - in طبقة دافئةبالقرب من الحدود مع البرد.

يختلف معامل انكسار الهواء قليلاً عن الوحدة ، لذلك ، لمزيد من الوضوح ، محور رأسيلا يرسم هذا الشكل قيم معامل الانكسار نفسه ، ولكن فائضه على الوحدة ، أي الفرق ن -1.

تم استخدام صورة التغير في معامل الانكسار ، الموضحة في الشكل 4 ب) ، لبناء مسار الأشعة في الشكل 5 ، والذي يوضح جزءًا من السطح العالموطبقة مجاورة من الهواء البارد بسمك hο.

إذا زادت تدريجياً ، بدءًا من الصفر ، فستزداد الزاوية α2 أيضًا. لنفترض أنه عند بعض القيمة φ = تصبح الزاوية α2 مساوية لها زاوية الحدαο المقابلة كاملة انعكاس داخليعلى حدود الطبقات الباردة والدافئة. في هذه الحالة sin α1 = 1. الزاوية αο تقابل الشعاع BA في الشكل 5 ؛ تشكل زاوية β = 90˚ - φ´ مع الأفقي. لن يستقبل الراصد الأشعة التي تدخل الطبقة الباردة عند نقاط يكون ارتفاعها الزاوي فوق الأفق أقل من الارتفاع الزاوي للنقطة B ، أي. أقل من زاوية β. وهكذا ، يتم شرح الخط الأعمى.

شعاع أخضر. الفلاش الفعال للغاية يسمى شعاع أخضر. ضوء اخضرلوحظ في بعض الأحيان عند غروب الشمس وشروقها. مدة الفلاش هي 1-2 ثانية فقط. هذه الظاهرة هي كما يلي: إذا غربت الشمس في سماء صافية ، فعندئذٍ مع شفافية كافية للهواء ، يمكن للمرء أحيانًا أن يلاحظ كيف تغير آخر نقطة مرئية للشمس لونها بسرعة من الأصفر الباهت أو البرتقالي إلى الأحمر الفاتح. عند شروق الشمس ، يمكن ملاحظة نفس الظاهرة ، ولكن مع ترتيب عكسيتناوب اللون.

يمكن تفسير مظهر الشعاع الأخضر إذا أخذنا في الاعتبار التغيير في معامل الانكسار مع تردد الضوء.

عادة ، يزداد معامل الانكسار مع زيادة التردد. أشعة مع المزيد تردد عاليالانكسار أقوى. هذا يعني أن الأشعة الخضراء المزرقة تخضع لانكسار أقوى مقارنة بالأشعة الحمراء.

لنفترض أن هناك انكسارًا للضوء في الغلاف الجوي ، ولكن لا يوجد تشتت للضوء. في هذه الحالة ، يجب أن تكون الحواف العلوية والسفلية للقرص الشمسي بالقرب من الأفق ملونة بألوان قوس قزح. يجب ألا يكون هناك سوى لونين في طيف ضوء الشمس - الأخضر والأحمر ؛ يمكن رؤية القرص الشمسي "الأبيض" بتنسيق هذه القضيةعلى شكل أقراص خضراء وحمراء متراكبة على بعضها البعض. يرفع انكسار الضوء في الغلاف الجوي القرص الأخضر فوق الأفق في الداخل أكثرمن الأحمر. لذلك ، يجب على المراقب أن يرى غروب الشمس كما هو موضح في الشكل. 6 أ). ستكون الحافة العلوية للقرص الشمسي خضراء والسفلية حمراء ؛ في الجزء المركزي من القرص ، يمكن ملاحظة مزيج من الألوان ، أي سوف يظهر الأبيض.

في الواقع ، لا يمكن تجاهل تشتت الضوء في الغلاف الجوي. إنه يؤدي إلى حقيقة أن الأشعة ذات التردد العالي تسقط من شعاع الضوء القادم من الشمس بشكل أكثر كفاءة. لذلك لن يكون الحد الأخضر الموجود أعلى القرص مرئيًا ، ولن يبدو القرص بأكمله أبيضًا ، بل سيبدو ضارب إلى الحمرة. ومع ذلك ، إذا تجاوز القرص الشمسي بأكمله الأفق ، فستبقى الحافة العلوية فقط ، وفي الوقت نفسه يكون الطقس صافياً وهادئًا ، والهواء نظيفًا ، وفي هذه الحالة يمكن للمراقب رؤية الحافة الخضراء الساطعة من الشمس مع تناثر الأشعة الخضراء الساطعة

لقد اعتدنا جميعًا على حقيقة أن لون السماء هو خاصية متغيرة. ضباب ، غيوم ، وقت من اليوم - كل شيء يؤثر على لون القبة العلوية. تغييره اليومي لا يشغل أذهان معظم البالغين ، وهو ما لا يمكن أن يقال عن الأطفال. إنهم يتساءلون باستمرار لماذا السماء زرقاء من حيث الفيزياء أو ما الذي يحول غروب الشمس إلى اللون الأحمر. دعونا نحاول فهم هذه ليست أبسط الأسئلة.

قابل للتغيير

يجدر بنا أن نبدأ بالإجابة على السؤال حول ماهية السماء في الواقع. في العالم القديمكان يُنظر إليه حقًا على أنه قبة تغطي الأرض. اليوم ، ومع ذلك ، لا يكاد أي شخص يعرف أنه ، بغض النظر عن ارتفاع المستكشف الفضولي ، فلن يتمكن من الوصول إلى هذه القبة. السماء ليست شيئًا ، بل هي بانوراما تفتح عند مشاهدتها من سطح الكوكب ، وهي نوع من المظهر المنسوج من الضوء. علاوة على ذلك ، إذا لاحظت من نقاط مختلفة، قد تبدو مختلفة. إذن ، عمَّا ارتفع فوق الغيوم ، تفتح رؤية مختلفة تمامًا عن الأرض في هذا الوقت.

السماء صافية زرقاء ، ولكن بمجرد دخول السحب ، تصبح رمادية أو رصاصية أو بيضاء. سماء الليل سوداء ، وأحيانًا يمكنك رؤية مناطق حمراء عليها. هذا انعكاس للإضاءة الاصطناعية للمدينة. سبب كل هذه التغييرات هو الضوء وتفاعله مع الهواء والجسيمات. مواد مختلفةفيه.

طبيعة اللون

للإجابة على سؤال لماذا السماء زرقاء من وجهة نظر الفيزياء ، عليك أن تتذكر ما هو اللون. إنها موجة طول معين. يُنظر إلى الضوء القادم من الشمس إلى الأرض على أنه أبيض. حتى من تجارب نيوتن ، من المعروف ما هو شعاع من سبعة أشعة: الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. الألوان تختلف في الطول الموجي. يشمل الطيف الأحمر البرتقالي الموجات الأكثر إثارة للإعجاب في هذه المعلمة. تتميز أجزاء من الطيف بطول موجي قصير. يحدث تحلل الضوء إلى طيف عندما يصطدم بجزيئات من مواد مختلفة ، بينما يمكن امتصاص بعض الموجات ، ويمكن أن يتشتت بعضها.

التحقيق في السبب

حاول العديد من العلماء تفسير سبب زرقة السماء من منظور الفيزياء. سعى جميع الباحثين لاكتشاف ظاهرة أو عملية تشتت الضوء في الغلاف الجوي للكوكب بطريقة لا يصلنا إليها إلا اللون الأزرق نتيجة لذلك. كان الماء هو المرشح الأول لدور هذه الجسيمات. كان يعتقد أنها تمتص الضوء الأحمر وتنقل اللون الأزرق ، ونتيجة لذلك نرى السماء من اللون الأزرق. ومع ذلك ، أظهرت الحسابات اللاحقة أن كمية الأوزون وبلورات الجليد وجزيئات بخار الماء الموجودة في الغلاف الجوي ليست كافية لإعطاء السماء اللون الأزرق.

سبب التلوث

في المرحلة التالية من البحث ، اقترح جون تيندال أن دور الجسيمات المرغوبة يلعبه الغبار. يتمتع الضوء الأزرق بأكبر مقاومة للتشتت ، وبالتالي فهو قادر على المرور عبر جميع طبقات الغبار والجسيمات العالقة الأخرى. أجرى تيندال تجربة أكدت افتراضه. ابتكر نموذجًا من الضباب الدخاني في المختبر وأضاءه بضوء أبيض ساطع. اتخذ الضباب الدخاني صبغة زرقاء. توصل العالم إلى استنتاج لا لبس فيه من دراسته: يتم تحديد لون السماء بواسطة جزيئات الغبار ، أي إذا كان هواء الأرض نظيفًا ، فليس أزرق ، ولكن السماء البيضاء كانت تتألق فوق رؤوس الناس.

دراسة الرب

النقطة الأخيرة في السؤال عن سبب كون السماء زرقاء (من وجهة نظر الفيزياء) طرحها العالم الإنجليزي اللورد د. رايلي. لقد أثبت أنه ليس الغبار أو الضباب الدخاني هو الذي يرسم الفضاء فوق رؤوسنا في ظل مألوف لنا. إنه في الهواء نفسه. تمتص جزيئات الغاز أطوال موجات أكبر ، وأطولها في المقام الأول ، تعادل اللون الأحمر. اللون الأزرق يتبدد. هذا هو بالضبط ما يفسر اليوم لون السماء الذي نراه في الطقس الصافي.

سيلاحظ اليقظ أنه ، وفقًا لمنطق العلماء ، يجب أن تكون القبة العلوية أرجوانية ، نظرًا لأن هذا اللون له أقصر طول موجي في النطاق المرئي. ومع ذلك ، هذا ليس خطأ: نسبة البنفسج في الطيف أقل بكثير من اللون الأزرق ، والعين البشرية أكثر حساسية لهذا الأخير. في الواقع ، فإن اللون الأزرق الذي نراه هو نتيجة خلط اللون الأزرق مع البنفسجي وبعض الألوان الأخرى.

غروب الشمس والغيوم

يعلم الجميع ذلك في وقت مختلفيمكن رؤية الأيام لون مختلفسماء. صور أجمل غروب الشمس فوق البحر أو البحيرة هي مثال رائع على ذلك. كل أنواع ظلال الأحمر والأصفر مع الأزرق والأزرق الداكن تجعل هذا المشهد لا ينسى. ويفسر ذلك بنفس تشتت الضوء. والحقيقة هي أنه أثناء غروب الشمس والفجر ، يتعين على أشعة الشمس التغلب على مسار أطول بكثير عبر الغلاف الجوي مما هو عليه في ذروة النهار. في هذه الحالة ، يتشتت ضوء الجزء الأزرق والأخضر من الطيف جوانب مختلفةوالغيوم القريبة من الأفق تصبح حمراء.

عندما تغطي الغيوم السماء ، تتغير الصورة تمامًا. غير قادر على التغلب على الطبقة الكثيفة ، و معظمهم فقط لا يصلون إلى الأرض. تلتقي الأشعة التي تمكنت من المرور عبر السحب بقطرات ماء من المطر والغيوم ، مما يؤدي إلى تشويه الضوء مرة أخرى. ونتيجة كل هذه التحولات ، يصل الضوء الأبيض إلى الأرض إذا كانت السحب صغيرة الحجم ، والرمادي عندما تغطي السحب المبهرة السماء ، وتمتص جزءًا من الأشعة للمرة الثانية.

سماء أخرى

ومن المثير للاهتمام ، على الكواكب الأخرى النظام الشمسيعند النظر إليها من السطح ، يمكن للمرء أن يرى السماء ، مختلفة تمامًا عن الأرض. على ال الأجسام الفضائيةبحرمانها من الغلاف الجوي ، تصل أشعة الشمس بحرية إلى السطح. نتيجة لذلك ، فإن السماء هنا سوداء ، دون أي لون على الإطلاق. يمكن رؤية هذه الصورة على القمر وعطارد وبلوتو.

سماء المريخ لها صبغة حمراء برتقالية. والسبب في ذلك يكمن في الغبار المشبع بجو الكوكب. تم طلاؤه بظلال مختلفة من اللون الأحمر والبرتقالي. عندما تشرق الشمس فوق الأفق ، تصبح سماء المريخ حمراء وردية ، بينما يظهر الجزء المحيط مباشرة بقرص النجم باللون الأزرق أو حتى الأرجواني.

السماء فوق زحل هي نفس لون الأرض. تمتد سماء الزبرجد فوق أورانوس. السبب يكمن في ضباب الميثان الموجود في الكواكب العليا.

الزهرة مخفية عن أعين الباحثين بطبقة كثيفة من الغيوم. لا يسمح لأشعة الطيف الأزرق والأخضر بالوصول إلى سطح الكوكب ، لذا فإن السماء هنا برتقالية صفراء مع شريط رمادي على طول الأفق.

تكشف دراسة الفضاء فوق النهار عن عجائب لا تقل عن دراسة السماء المرصعة بالنجوم. يساعد فهم العمليات التي تحدث في السحب وخلفها على فهم سبب الأشياء المألوفة تمامًا للشخص العادي ، والتي ، مع ذلك ، لا يمكن للجميع تفسيرها فورًا.

تكمن أهمية موضوعي في حقيقة أنه سيكون ممتعًا ومفيدًا للمستمعين لأن الكثير من الأشخاص ينظرون إلى السماء الزرقاء، معجب به ، وقليلون يعرفون سبب لونه الأزرق ، ما الذي يمنحه مثل هذا اللون.

تحميل:

معاينة:

1. مقدمة. مع. 3
2. الجزء الرئيسي. مع. 4-6

1. اقتراحات من زملائي

1. تخمينات العلماء القدماء
2. وجهة نظر حديثة
3. ألوان مختلفة من السماء
4. استنتاج.

1. استنتاج. مع. 7
2. المؤلفات. مع. ثمانية

1 المقدمة.

يعجبني عندما يكون الطقس صافياً ومشمسًا ، والسماء بلا سحابة واحدة ، ولون السماء أزرق. قلت لنفسي "أتساءل ، لماذا السماء زرقاء؟"

موضوع البحث:لماذا السماء زرقاء؟

الغرض من الدراسة:اكتشف لماذا السماء زرقاء؟

أهداف البحث:

تعلم افتراضات العلماء القدماء.

اكتشف الحديث نقطة علميةرؤية.

شاهد لون السماء.

موضوع الدراسة- أدب علمي شعبي.

موضوع الدراسة- لون السماء أزرق.

فرضيات البحث:

لنفترض أن السحب مكونة من بخار الماء ، والماء أزرق ؛

أو أن للشمس أشعة ترسم السماء بهذا اللون.

خطة دراسية:

1. مشاهدة الموسوعات.
2. العثور على معلومات على الإنترنت ؛
3. أذكر الموضوعات التي تمت دراستها حول العالم ؛
4. تسأل أمي؛
5. احصل على رأي زملاء الدراسة.

تكمن أهمية موضوعي في حقيقة أنه سيكون ممتعًا ومفيدًا للمستمعين لأن الكثير من الناس ينظرون إلى السماء الزرقاء الصافية ، ويعجبون بها ، والقليل منهم يعرفون سبب كونها زرقاء جدًا ، ما الذي يعطيها مثل هذا اللون.

2. الجزء الرئيسي.

اقتراحات من زملائي.

تساءلت ماذا سيقول زملائي على السؤال: لماذا السماء زرقاء؟ ربما يتطابق رأي شخص ما مع رأيي ، أو ربما يكون مختلفًا تمامًا.

تمت مقابلة 24 طالبًا من الصف الثالث في مدرستنا. أظهر تحليل الردود:

اقترح 8 طلاب أن السماء زرقاء بسبب الماء الذي يتبخر من الأرض ؛

أجاب 4 طلاب أن اللون الأزرق يهدئ ؛

4 يعتقد الطلاب أن لون السماء يتأثر بالجو والشمس ؛

3 طلاب يعتقدون أن الفضاء مظلم والجو أبيض مما ينتج عنه لون أزرق.

يعتقد الطالبان أن شعاع الشمس ينكسر في الغلاف الجوي ويتشكل لون أزرق.

2 طالب اقترحوا هذا الخيار - لون السماء الأزرق - لأنه بارد.

طالب واحد - هذه هي الطريقة التي يعمل بها في الطبيعة.

من الغريب أن إحدى فرضياتي تتطابق مع الرأي الأكثر شيوعًا للرجال - الغيوم مصنوعة من بخار الماء ، والماء أزرق.

تخمينات العلماء القدماء.

عندما بدأت في البحث عن إجابة سؤالي في الأدبيات ، اكتشفت أن العديد من العلماء كانوا يجهدون عقولهم بحثًا عن إجابة. تم اختراع الكثير من الفرضيات والافتراضات.

فمثلا، اليونانية القديمةعلى السؤال - لماذا السماء زرقاء؟ - سأجيب على الفور دون تردد: "السماء زرقاء لأنها مصنوعة من أنقى بلورات صخرية!" السماء عبارة عن عدد قليل من الكرات البلورية ، يتم إدخالها في بعضها بدقة مذهلة. وفي المنتصف توجد الأرض ، مع البحار والمدن والمعابد وقمم الجبال وطرق الغابات والحانات والحصون.

كانت هذه هي نظرية الإغريق القدماء ، لكن لماذا اعتقدوا ذلك؟ لا يمكن لمس السماء ، بل يمكن النظر إليها فقط. شاهد وفكر. وبناء تخمينات مختلفة. في العصر الحديث ، كان يطلق على هذه التخمينات " نظرية علمية"، ولكن في عصر الإغريق القدماء كانوا يطلق عليهم التخمينات. وبعد الكثير من الملاحظة والمزيد من التفكير ، قرر الإغريق القدماء أن هذا كان تفسيرًا بسيطًا وجميلًا لظاهرة غريبة مثل اللون الأزرق للسماء.

قررت أن أتحقق من سبب اعتقادهم ذلك. إذا وضعنا قطعة من الزجاج العادي ، فسنرى - إنها شفافة. ولكن إذا قمت بتكديس مجموعة كاملة من هذه النظارات وحاولت النظر من خلالها ، فسترى لونًا مزرقًا.

هذا التفسير البسيط للون السماء موجود منذ ألف ونصف سنة.

اقترح ليوناردو دافنشي أن السماء مطلية بهذا اللون ، لأن "... الإضاءة على الظلام تصبح زرقاء ...".

كان لبعض العلماء الآخرين نفس الرأي ، ولكن مع ذلك ، اتضح لاحقًا أن هذه الفرضية كانت خاطئة بشكل أساسي ، لأنه إذا مزجت الأسود بالأبيض ، فمن غير المرجح أن تحصل على اللون الأزرق ، لأن الجمع بين هذه الألوان يعطي اللون الرمادي وظلاله فقط .

بعد ذلك بقليل في القرن الثامن عشر ، كان يُعتقد أن لون السماء يُعطى من خلال الأجزاء المكونة للهواء. ووفقًا لهذه النظرية ، كان يُعتقد أن الهواء يحتوي على العديد من الشوائب ، حيث سيكون الهواء النقي أسودًا. بعد هذه النظرية ، كان لا يزال هناك الكثير من الافتراضات والتخمينات ، لكن لا يمكن لأحد أن يبرر نفسه.

وجهة نظر حديثة.

التفت إلى رأي العلماء المعاصرين. لقد وجد العلماء المعاصرون الإجابة وأثبتوا لماذا السماء زرقاء.

السماء هي مجرد هواء ، ذلك الهواء العادي الذي نتنفسه كل ثانية ، ما لا يمكن رؤيته ولمسه لأنه شفاف وخالي من الوزن. لكننا نتنفس هواءً شفافًا ، فلماذا يكتسب مثل هذا اللون الأزرق فوقنا؟

كان السر كله في غلافنا الجوي.

أشعة الشمسيجب أن يمر عبر طبقة ضخمة من الهواء قبل أن يصطدم بالأرض.

شعاع الشمس - لون أبيض. والأبيض مزيج من الأشعة الملونة. كما هو الحال في قافية العد ، والتي يمكنك من خلالها بسهولة تذكر ألوان قوس قزح:

1. كل (أحمر)
2. صياد (برتقالي)
3. رغبات (أصفر)
4. تعرف (أخضر)
5. أين (أزرق)
6. الجلوس (أزرق)
7. الدراج (الأرجواني)

يتحول شعاع الشمس ، الذي يصطدم بجزيئات الهواء ، إلى أشعة من سبعة ألوان.

الأشعة الحمراء والبرتقالية هي الأطول وتنتقل من الشمس مباشرة إلى أعيننا. والأشعة الزرقاء هي الأقصر ، وترتد عن جزيئات الهواء في جميع الاتجاهات وتصل إلى الأرض أقل من غيرها. وهكذا ، اخترقت السماء بالأشعة الزرقاء.

ألوان السماء مختلفة.

السماء ليست دائما زرقاء. على سبيل المثال ، في الليل ، عندما لا ترسل الشمس أشعة ، نرى أن السماء ليست زرقاء ، ويبدو الغلاف الجوي شفافًا. ومن خلال الهواء الشفاف ، يمكن لأي شخص أن يرى الكواكب والنجوم. وأثناء النهار ، يخفي اللون الأزرق مرة أخرى الأجسام الكونية عن أعيننا.

لون السماء أحمر - عند غروب الشمس ، في طقس غائم ، أبيض أو رمادي.

الاستنتاجات.

لذلك ، بعد إجراء بحثي ، يمكنني استخلاص الاستنتاجات التالية:

1. السر كله في لون السماء في غلافنا الجوي- في قذيفة الهواءكوكب الأرض.
2. يتحول شعاع الشمس ، الذي يمر عبر الغلاف الجوي ، إلى أشعة من سبعة ألوان.
3. الحزمان الأحمر والبرتقالي هي الأطول والعوارض الزرقاء هي الأقصر..
4. تصل الأشعة الزرقاء إلى الأرض أقل من غيرها ، ويتم ثقب السماء باللون الأزرق بفضل هذه الأشعة.
5. السماء ليست دائما زرقاء.

الشيء الرئيسي هو أنني الآن أعرف لماذا السماء زرقاء. أكدت جزئياً فرضيتي الثانية ، أن للشمس أشعة تلون السماء بهذا اللون. كانت تخمينات زملائي في الفصل هي الأقرب للإجابة الصحيحة.

ميزانية البلدية مؤسسة تعليمية

"مدرسة كيسلوفسكايا الثانوية" بمنطقة تومسك

عمل بحثي

الموضوع: "لماذا لون غروب الشمس أحمر ..."

(تشتت الضوء)

انتهى العمل: ،

5A طالب الفصل

مشرف؛

مدرس كيمياء

1. مقدمة ………………………………………………………… 3

2. الجزء الرئيسي …………………………………………………… 4

3. ما هو الضوء ………………………………………………… .. 4

موضوع الدراسة- غروب الشمس والسماء.

فرضيات البحث:

للشمس أشعة ترسم السماء بألوان مختلفة.

يمكن الحصول على اللون الأحمر في المختبر.

تكمن أهمية موضوعي في حقيقة أنه سيكون ممتعًا ومفيدًا للمستمعين لأن الكثير من الناس ينظرون إلى السماء الزرقاء الصافية ، ويعجبون بها ، والقليل منهم يعرفون سبب ظهورها باللون الأزرق أثناء النهار ، والأحمر عند غروب الشمس وماذا. يعطيه مثل هذا اللون.

2. الجسم الرئيسي

للوهلة الأولى ، يبدو هذا السؤال بسيطًا ، لكنه في الواقع يمس الجوانب العميقة لانكسار الضوء في الغلاف الجوي. قبل فهم الإجابة على هذا السؤال ، من الضروري أن تكون لديك فكرة عن ماهية الضوء ..jpg "align =" left "height =" 1 src = ">

ما هو الضوء؟

ضوء الشمس هو طاقة. تتحول حرارة أشعة الشمس ، التي تركز عليها العدسة ، إلى نار. ينعكس الضوء والحرارة على الأسطح البيضاء وتمتصها الأسطح السوداء. هذا هو السبب في أن الملابس البيضاء أبرد من الملابس السوداء.

ما هي طبيعة الضوء؟ كان إسحاق نيوتن أول من درس الضوء بجدية. كان يعتقد أن الضوء يتكون من جزيئات الجسيمات ، والتي يتم إطلاقها مثل الرصاص. لكن بعض خصائص الضوء لا يمكن تفسيرها بهذه النظرية.

قدم عالم آخر ، Huygens ، تفسيرًا آخر لطبيعة الضوء. طور نظرية "الموجة" للضوء. كان يعتقد أن الضوء يولد نبضات ، أو موجات ، بنفس الطريقة التي يولد بها الحجر في البركة الموجات.

ما هي آراء العلماء اليوم حول أصل الضوء؟ ويعتقد حاليا أن موجات الضوء لها مميزاتوالجسيمات والأمواج في نفس الوقت. التجارب جارية لدعم كلا النظريتين.

يتكون الضوء من الفوتونات ، وهي جسيمات عديمة الوزن ليس لها كتلة ، وتنتقل بسرعة حوالي 300000 كم / ثانية ، ولها خصائص الموجة. يحدد تواتر الاهتزازات الموجية للضوء لونها. بالإضافة إلى ذلك ، كلما زاد تردد التذبذب ، كلما كان الطول الموجي أقصر. كل لون له تردد اهتزاز وطول موجي خاص به. أبيض ضوء الشمسيتكون من العديد من الألوان التي يمكن رؤيتها من خلال كسرها من خلال منشور زجاجي.

1. المنشور يحلل الضوء.

2. الضوء الابيض- صعبة.

إذا نظرت عن كثب إلى مرور الضوء من خلاله منشور ثلاثييمكن ملاحظة أن تحلل الضوء الأبيض يبدأ بمجرد مرور الضوء من الهواء إلى الزجاج. بدلاً من الزجاج ، يمكنك أن تأخذ مواد أخرى شفافة للضوء.

من اللافت للنظر أن هذه التجربة قد استمرت لقرون ، وما زالت منهجيتها مستخدمة في المختبرات دون تغييرات كبيرة.

تشتت (خطوط الطول) - تشتت ، تشتت ، تشتت

1. تجارب نيوتن على التشتت.

كانت ظاهرة تشتت الضوء هي الأولى التي درسها نيوتن وتعتبر واحدة من أهم ظاهرة الجدارة العلمية. ليس من قبيل الصدفة أنه على شاهد قبره ، الذي تم تشييده عام 1731 والمزخرف بأشكال لشبان يحملون شارات لأهم اكتشافاته ، هناك شخصية واحدة تحمل موشورًا ، ويحتوي النقش على النصب على الكلمات: في أشعة الضوء والخصائص المختلفة التي تظهر في نفس الوقت والتي لم يشك أحد بها من قبل. البيان الأخير ليس دقيقًا تمامًا. كان التشتت معروفًا من قبل ، لكن لم تتم دراسته بالتفصيل. من خلال مشاركته في تحسين التلسكوبات ، لفت نيوتن الانتباه إلى حقيقة أن الصورة التي تقدمها العدسة ملونة عند الحواف. من خلال التحقيق في الحواف الملونة بالانكسار ، قام نيوتن باكتشافاته في مجال البصريات.

الطيف المرئي

عندما يتحلل شعاع أبيض في منشور ، يتشكل طيف ينكسر فيه إشعاع بأطوال موجية مختلفة بزوايا مختلفة. الألوان المتضمنة في الطيف ، أي تلك الألوان التي يمكن الحصول عليها عن طريق موجات الضوء ذات الطول الموجي الواحد (أو النطاق الضيق جدًا) ، تسمى الألوان الطيفية. الألوان الطيفية الأولية (وجود الاسم الخاص) ، فضلًا عن خصائص انبعاث هذه الألوان ، مبينة في الجدول:

مع كل "لون" في الطيف ، يجب على المرء أن يقارن موجة ضوئيةطول معين

يمكن الحصول على أبسط فكرة عن الطيف بالنظر إلى قوس قزح. الضوء الأبيض المنكسر في قطرات الماء يشكل قوس قزح ، لأنه يتكون من العديد من الأشعة من جميع الألوان ، وتنكسر بطرق مختلفة: الأحمر هو الأضعف ، والأزرق والبنفسجي هم الأقوى. يدرس علماء الفلك أطياف الشمس والنجوم والكواكب والمذنبات ، لأنه يمكن تعلم الكثير من الأطياف.

نيتروجين "href =" / text / category / azot / "rel =" bookmark "> نيتروجين. يتفاعل الضوء الأحمر والأزرق بشكل مختلف مع الأكسجين. نظرًا لأن الطول الموجي للون الأزرق يقارب حجم ذرة الأكسجين ، ولهذا السبب ، فإن اللون الأزرق يتشتت الضوء بواسطة الأكسجين في اتجاهات مختلفة ، بينما يمر الضوء الأحمر بهدوء طبقة الغلاف الجوي. في الواقع ، ينتشر الضوء البنفسجي أكثر في الغلاف الجوي ، لكن العين البشرية أقل حساسية له من الضوء الأزرق. نتيجة لذلك ، اتضح أن العين البشرية من جميع الجوانب تلتقط الضوء الأزرق المنتشر بواسطة الأكسجين ، مما يجعل السماء تبدو زرقاء لنا.

بدون غلاف جوي على الأرض ، ستظهر لنا الشمس كنجم أبيض ناصع ، وستكون السماء سوداء.

0 "style =" border-collapse: collapse؛ border: none ">

ظواهر غير عادية

https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg "alt =" (! LANG: الشفق القطبية"محاذاة =" يسار "العرض =" 140 "الارتفاع =" 217 src = "> الشفق منذ العصور القديمة ، أعجب الناس بالصورة المهيبة للشفق وتساءلوا عن أصلهم. تم العثور على واحدة من أقدم الإشارات إلى الشفق في أرسطو. في كتابه "الأرصاد الجوية" ، الذي كتب قبل 2300 عام ، يمكن للمرء أن يقرأ: "أحيانًا في الليالي الصافية ، توجد العديد من الظواهر في السماء - فجوات وفجوات ولون دموي أحمر ...

يبدو أنه يحترق ".

ماذا يهتز شعاع الليل الصافي؟

ما هو اللهب الرقيق الذي يصطدم بالسماء؟

مثل البرق دون أن تهدد الغيوم

يجاهد من الأرض إلى أوجها؟

كيف يمكن أن تكون هذه كرة مجمدة

هل كان هناك حريق في منتصف الشتاء؟

ما هو الشفق؟ كيف تتشكل؟

إجابه. الشفق القطبي هو توهج مضيء ناتج عن تفاعل الجسيمات المشحونة (الإلكترونات والبروتونات) التي تطير من الشمس مع الذرات والجزيئات. الغلاف الجوي للأرض. ظهور هذه الجسيمات المشحونة في مناطق معينة من الغلاف الجوي وعلى ارتفاعات معينة هو نتيجة التفاعل الرياح الشمسيةمع حقل مغناطيسيأرض.

الهباء الجوي "href =" / text / category / ayerozolmz / "rel =" bookmark "> نثر الهباء الجوي للأتربة والرطوبة ، فهذه هي السبب الرئيسي للتحلل لون مشمس(تشتت). في موضع السمت ، يحدث حدوث شعاع الشمس على مكونات الهباء الجوي تقريبًا بزاوية قائمة ، وطبقتها بين عيني الراصد والشمس لا تكاد تذكر. كلما انخفضت الشمس إلى خط الأفق ، زاد سمك الطبقة. الهواء الجويوكمية تعليق الهباء الجوي فيه. أشعة الشمس ، بالنسبة إلى المراقب ، تغير زاوية الوقوع على جزيئات التعليق ، ثم يتم ملاحظة تشتت ضوء الشمس. لذلك ، كما ذكرنا أعلاه ، يتكون ضوء الشمس من سبعة ألوان أساسية. كل لون ، مثل الموجة الكهرومغناطيسية ، له طوله وقدرته على التشتت في الغلاف الجوي. ألوان الطيف الرئيسية مرتبة على سلم من الأحمر إلى البنفسجي. اللون الأحمر لديه أقل قدرة على التشتت (وبالتالي ، الامتصاص) في الغلاف الجوي. مع ظاهرة التشتت ، كل الألوان التي تلي اللون الأحمر على المقياس مبعثرة بواسطة مكونات الهباء المعلق وامتصاصها. يرى المراقب اللون الأحمر فقط. هذا يعني أنه كلما زادت سماكة طبقة الهواء الجوي ، زادت كثافة التعليق ، كلما زاد انتشار وامتصاص أشعة الطيف. معروف ظاهرة طبيعية: بعد الانفجار القوي لبركان كراكاتو في عام 1883 ، لوحظ غروب الشمس الأحمر الساطع بشكل غير عادي في أماكن مختلفة على الكوكب لعدة سنوات. هذا يرجع إلى الإصدار القوي الغبار البركانيفي الغلاف الجوي أثناء ثوران البركان.

لا أعتقد أن بحثي سينتهي عند هذا الحد. لدي المزيد من الأسئلة. أريد أن أعرف:

ماذا يحدث عندما تمر أشعة الضوء عبر سوائل ومحاليل مختلفة ؛

كيف ينعكس الضوء ويمتص.

بعد القيام بهذا العمل ، كنت مقتنعا كم هو رائع ومفيد الأنشطة العمليةقد تكون ظاهرة انكسار الضوء. كان هو الذي سمح لي بفهم سبب لون غروب الشمس باللون الأحمر.

المؤلفات

1. ، الفيزياء. كيمياء. 5-6 خلايا. كتاب مدرسي. م: بوستارد ، 2009 ، ص 106

2. ظواهر بولات في الطبيعة. م: التنوير ، 1974 ، 143 ص.

3. "من يصنع قوس قزح؟" - كوانت 1988 ، رقم 6 ، ص 46.

4. نيوتن 1. محاضرات عن البصريات. تاراسوف في الطبيعة. - م: التنوير ، 1988

موارد الإنترنت:

1. http: // بوتومي. ar / لماذا السماء زرقاء؟

2. http: // www. voprosy-kak-i-pochemu. ar لماذا السماء زرقاء؟

3. http: // experience. ar / فئة / تعليم /