Текстът на творбата е поместен без изображения и формули.
Пълна версияработата е налична в раздела „Работни файлове“ в PDF формат

1. Въведение.

Играейки на улицата, веднъж обърнах внимание на небето, беше необикновено: бездънно, безкрайно и синьо, синьо! И само облаците леко покриваха този син цвят. Чудех се защо небето е синьо? Веднага си спомних песента на лисицата Алиса от приказката за Пинокио ​​"Какво синьо небе ...!" и урок по география, където ние, изучавайки темата „Времето“, описахме състоянието на небето и също казахме, че то син цвят. И така, защо небето е синьо? Когато се прибрах, зададох този въпрос на майка ми. Тя ми каза, че когато хората плачат, те молят небето за помощ. Небето отнема сълзите им, та става синьо като езеро. Но разказът на майка ми не отговори на въпроса ми. Реших да попитам моите съученици и учители дали знаят защо небето е синьо? В анкетата участваха 24 ученици и 17 учители. След обработката на въпросниците бяха получени следните резултати:

В училище, в урок по география, зададох този въпрос на учителя. Тя ми отговори, че цветът на небето може лесно да се обясни от гледна точка на физиката. Това явление се нарича дисперсия. От Уикипедия научих, че дисперсията е процесът на разлагане на светлината в спектър. Учителят по география Лариса Борисовна ми предложи да наблюдавам това явление емпирично. И отидохме в кабинета по физика. Василий Александрович, учител по физика, с готовност се съгласи да ни помогне в това. С помощта на специално оборудване успях да проследя как протича процесът на разсейване в природата.

За да намерим отговора на въпроса защо небето е синьо, решихме да проведем проучване. Така се роди идеята за проекта. С моя ръководител определихме темата, целта и целите на изследването, изложихме хипотеза, определихме изследователските методи и механизми за реализиране на нашата идея.

Хипотеза: слънцето изпраща светлина към Земята и най-често, когато го гледаме, ни се струва ослепително бяло. Това означава ли, че небето трябва да е бяло? Но небето всъщност е синьо. В хода на изследването ще намерим обяснения за тези противоречия.

Цел: намерете отговора на въпроса защо небето е синьо и разберете какво определя цвета му.

Задачи: 1. Запознайте се с теоретичен материалпо тази тема

2. Експериментално изследване на явлението дисперсия на светлината

3. Наблюдавайте цвета на небето в различно времедни и при различно време

Обект на изследване: небе

Предмет:светлина и цвят на небето

Изследователски методи:анализ, експеримент, наблюдение

Етапи на работа:

1. Теоретичен

2. Практичен

3. Окончателни: заключения по темата на изследването

Практическата значимост на работата: изследователските материали могат да се използват в уроците по география и физика като учебен модул.

2. Основната част.

2.1. Теоретични аспектипроблеми. Феномен синьо небеот гледна точка на физиката

Защо небето е синьо - много е трудно да се намери отговор на такъв прост въпрос. Първо, нека дефинираме концепцията. Небето е пространството над Земята или повърхността на всяка друга астрономически обект. Като цяло, небето обикновено се нарича панорамата, която се отваря, когато се гледа от повърхността на Земята (или друг астрономически обект) в посока на космоса.

Много учени си блъскат мозъка в търсене на отговор. Леонардо да Винчи, наблюдавайки огъня в камината, пише: "Светлината над тъмнината става синя." Но днес е известно, че сливането на бяло и черно дава сиво.

Ориз. 1. Хипотеза на Леонардо да Винчи

Исак Нютон почти обясни цвета на небето, но за това трябваше да признае, че водните капки, съдържащи се в атмосферата, имат тънки стени като сапунени мехури. Но се оказа, че тези капки са сфери, което означава, че нямат дебелина на стената. И така, балонът на Нютон се спука!

Ориз. 2. Хипотезата на Нютон

Най-доброто решение на проблема преди около 100 години е предложено от английския физик лорд Джон Рейли. Но да започнем отначало. Слънцето излъчва ослепително Бяла светлина, така че цветът на небето трябва да е същият, но все още е синьо. Какво се случва с бялата светлина в атмосферата? Той, преминавайки през атмосферата, като през призма, се разпада на седем цвята. Вероятно знаете тези редове: всеки ловец иска да знае къде седи фазанът. Скрити в тези предложения дълбок смисъл. Те представляват основните цветове в спектъра на видимата светлина.

Ориз. 3. Спектър на бялата светлина.

Най-добрият естествен образ на този спектър е, разбира се, дъгата.

Ориз. 4 Спектър на видимата светлина

Видимата светлина е електромагнитно излъчванекоито имат различна дължина на вълната. Има и невидима светлина, която очите ни не долавят. Това са ултравиолетови и инфрачервени лъчи. Не можем да го видим, защото дължината му е или твърде дълга, или твърде къса. Да видим светлина означава да възприемем нейния цвят, но какъв цвят ще видим зависи от дължината на вълната. Най-дългите видими дължини на вълната са червени, а най-късите дължини на вълните са лилави.

Способността на светлината да се разпръсква, тоест да се разпространява в среда, също зависи от дължината на вълната. червен светлинни вълниразпръснете най-лошото от всички, но сините и виолетовите цветове имат висока способностдо дисперсия.

Ориз. 5. Способността на светлината да се разсейва

И накрая, ние се доближихме до отговора на нашия въпрос, защо небето е синьо? Както е споменато по-горе, бял цвяте смесица от всички възможни цветове. при сблъсък с газова молекула всеки от седемте цветни компонента на бялата светлина се разпръсква. В този случай светлината с по-дълги дължини на вълните се разсейва по-лошо от светлината с къси дължини на вълните. Поради това във въздуха остава 8 пъти повече син спектър от червения. Въпреки че лилавото има най-късата дължина на вълната, небето все още изглежда синьо поради сместа от лилави и зелени вълни. Освен това очите ни възприемат синьото по-добре от лилавото, с еднаква яркост и на двете. Именно тези факти определят цветова схеманебе: атмосферата е буквално изпълнена с лъчи от синьо-син цвят.

Небето обаче не винаги е синьо. През деня виждаме небето синьо, синьо, сиво, вечер - червено (Приложение 1).Защо залезът е червен? По време на залез слънцето се приближава до хоризонта и слънчевият лъч е насочен към земната повърхност не вертикално, както през деня, а под ъгъл. Следователно пътят, който изминава през атмосферата, е много освен товаче преминава през деня, когато слънцето е високо. Поради това синьо-синият спектър се абсорбира в атмосферата, преди да достигне Земята, а по-дългите светлинни вълни от червения спектър достигат повърхността на Земята, оцветявайки небето в червени и жълти тонове. Промяната в цвета на небето е ясно свързана с въртенето на Земята около оста си, което означава ъгълът на падане на светлината върху Земята.

2.2. Практически аспекти. Експериментален начин за решаване на проблема

В кабинета по физика се запознах с устройството спектрограф. Василий Александрович, учител по физика, ми разказа принципа на действие на това устройство, след което самостоятелно проведох експеримент, наречен дисперсия. Сноп бяла светлина, преминаващ през призма, се пречупва и на екрана виждаме дъга (Приложение 2).Това преживяване ми помогна да разбера как това невероятно творение на природата се появява в небето. С помощта на спектрограф учените днес могат да получат информация за състава и свойствата на различни вещества.

Снимка 1. Демонстрация на опит с дисперсия в

кабинет по физика

Исках също да имам дъга у дома. Моята учителка по география Лариса Борисовна ми каза как да направя това. Стъклен съд с вода, огледало, фенерче и бял лист хартия стана аналог на спектрографа. Поставяме огледало в съд с вода, поставяме бял лист хартия зад съда. Насочваме светлината на фенерче към огледалото, така че отразената светлина да пада върху хартията. Отново се появи дъга на лист хартия! (Приложение 3).Експериментът се провежда най-добре в затъмнена стая.

Вече казахме по-горе, че бялата светлина всъщност вече съдържа всички цветове на дъгата. Уверете се в това и за да съберете всички цветове обратно в бяло, можете да направите дъгова горна част (Приложение 4).Ако го завъртите силно, цветовете ще се слеят и дискът ще стане бял.

Въпреки научно обяснениеобразуването на дъга, това явление остава един от мистериозните оптични зрелища в атмосферата. Гледайте и се наслаждавайте!

3. Заключение

В търсене на отговор на така често задаваните родители бебешки въпрос"Защо небето е синьо?" Научих много интересни и поучителни неща за себе си. Противоречията в днешната ни хипотеза имат научно обяснение:

Цялата тайна е в цвета на небето в нашата атмосфера - в въздушна обвивкапланетата Земя.

Белият слънчев лъч, преминавайки през атмосферата, се разпада на лъчи от седем цвята.

Червените и оранжевите лъчи са най-дълги, а сините са най-къси.

Сините лъчи достигат Земята по-малко от други и благодарение на тези лъчи небето е пронизано със синьо.

Небето не винаги е синьо и това се дължи на аксиално движениеЗемята.

Емпирично успяхме да визуализираме и разберем как възниква дисперсията в природата. На час на класав училище казах на моите съученици защо небето е синьо. Също така беше интересно да се знае къде може да се наблюдава явлението дисперсия в нашата Ежедневието. Намерих няколко практически приложения за това уникален феномен (Приложение 5).В бъдеще бих искал да изучавам повече небето. Колко повече е изпълнен с мистерии? Какви явления все още се случват в атмосферата и каква е тяхната природа? Как те влияят на хората и всички живи същества на Земята? Може би това ще бъде темата на бъдещите ми изследвания.

Библиография

1. Уикипедия – безплатната енциклопедия

2. Л.А. Маликов. Електронно ръководствопо физика "Геометрична оптика"

3. Перишкин А.В. Физика. 9 клас Учебник. М.: Дропла, 2014, стр.202-209

4.http;/www. voprosy-kak-ipochemu.ru

5. Личен фотоархив "Небе над Голишманово"

Приложение 1.

"Небето над Голишманово"(личен фотоархив)

Приложение 2

Светлинна дисперсия с помощта на спектрограф

Приложение 3

Разсейване на светлината у дома

"дъга"

Приложение 4

горна част на дъгата

Връх в покой Въртящ се връх по време на въртене

Приложение 5

Разпръскване в живота на човек

Диамантени светлини на борда на самолет

автомобилни фарове

Светлоотразителни знаци

Но колко много съществуват различни цветовеКакво прави нещата около нас цветни? И научно познаниеНа много от тези въпроси вече може да се отговори. Например, обяснете небесен цвят.

Като начало ще е необходимо да споменем великия Исак Нютон, който наблюдава разлагането на бялото слънце по време на преминаването му през стъклена призма. Това, което видя, сега се нарича феномен дисперсия, а самата многоцветна картина - спектър. Получените цветове съвпадаха точно с цветовете на дъгата. Тоест, Нютон е наблюдавал дъгата в лабораторията! Именно благодарение на неговите експерименти в края на 18 век е установено, че бялата светлина е смес от различни цветове. Освен това същият Нютон доказва, че ако светлината, разложена на спектър, се смеси отново, тогава ще се получи бяла светлина. През 19 век е показано, че светлината се разпространява с голяма скоростпри 300 000 км/с електромагнитни вълни. И още в началото на миналия век това знание беше допълнено от идеята за квант светлина - фотон. Така светлината има двойствена природа – и на вълни, и на частици. Това обединение стана обяснението на много явления, по-специално на спектъра на топлинното излъчване на нагрети тела. Такава, каквато е нашата.

След това въведение е време да преминем към нашата тема. Синият цвят на небето... Кой не му се е възхищавал поне няколко пъти в живота си! Но толкова ли е лесно да се каже, че разсейването на светлината в атмосферата е виновно? И защо тогава цветът на небето не е син на светлината пълнолуние? И защо синият цвят не е еднакъв във всички части на небето? Какво се случва с цвета на небето при изгрев и залез? В края на краищата може да бъде жълто, розово и дори зелено. Това обаче са характеристики на разпръскването. Затова ще го разгледаме по-подробно.

Обяснението на цвета на небето и неговите характеристики принадлежи на английски физикДжон Уилям Рейли, който изучава разсейването на светлината. Именно той посочи, че цветът на небето се определя от зависимостта на разсейването от честотата на светлината. Излъчването на Слънцето, попадайки в него, взаимодейства с молекулите на газовете, които изграждат въздуха. И тъй като енергията на светлинен квант - фотон се увеличава с намаляване на дължината на вълната на светлинна вълна, тогава най-много силно въздействиевърху газовите молекули, по-точно върху електроните в тези молекули, фотоните на синята и виолетовата част светлинен спектър. влизам принудителни вибрации, електроните връщат под формата на фотон радиация енергията, взета от светлинната вълна. Само тези вторични фотони вече се излъчват във всички посоки, а не само в посоката на първоначално падащата светлина. Това ще бъде процесът на разсейване на светлината. Освен това трябва да се вземе предвид постоянно движениевъздух и колебанията на неговата плътност. В противен случай щяхме да видим черно небе.

А сега да се върнем към топлинно излъчванетел. Енергията в неговия спектър е неравномерно разпределена и се описва въз основа на законите, установени от немския физик Вилхелм Виен. Спектърът на нашето Слънце ще бъде също толкова неравномерен зад енергиите на фотоните. Тоест ще има много по-малко фотони от виолетовата му част, отколкото фотони от синята и още повече синята. Ако вземем предвид и физиологията на зрението, а именно максималната чувствителност на окото ни към синьо-зеления цвят, тогава се получава синьо или синьо небе.

Трябва да се има предвид, че колкото по-дълъг е пътят на слънчевия лъч в атмосферата, толкова по-малко невзаимодействащи фотони от синята и синята спектрални области остават в него. Поради това цветът на небето е неравномерен, а сутрешните или вечерните цветове са жълто-червени поради дългия път на светлината през атмосферата. В допълнение, прахът, димът и други частици, съдържащи се във въздуха, също влияят значително върху разсейването на светлината в атмосферата. По тази тема можете да си припомните известните лондонски картини. Или спомени за катастрофата от 1883 г., която се случи по време на изригването на вулкана Кракатау. Пепелта от изригването, която е попаднала в атмосферата, е причинила синкавия цвят на Слънцето в много страни. Тихоокеански регион, както и червени зори, наблюдавани по цялата Земя. Но тези ефекти вече се обясняват с друга теория - теорията за разсейването от частици, съизмерими с дължината на вълната на светлината. Тази теория е предложена на света от немския физик Густав Мие. основна идея ee - такива частици, поради относително големия си размер, разпръскват червената светлина повече от синята или виолетовата.

По този начин цветът на небето не е просто източник на вдъхновение за поети и художници, а следствие на фини физични закони, която успя да разкрие човешкия гений.

ХИПОТЕЗА: План на работа: Да се ​​проучи какво е светлина; Изследвайте промяната в цвета на прозрачна среда от ъгъла на падане на светлинните лъчи; Дайте научно обяснение на наблюдаваното явление Промяната в цвета на небето е свързана с ъгъла на светлинните лъчи, навлизащи в земната атмосфера.

Теоретична част Всички видяха как всички цветове на дъгата блестят, ръбовете на кристала, малките капки роса. Какво става? В крайна сметка лъчите на бялата слънчева светлина падат върху прозрачни безцветни тела. Тези явления са известни на хората отдавна. Дълго време се смяташе, че бялата светлина е най-проста, а създаваните цветове са такива специални свойстванякои тел.

1865 г Джеймс Максуел. Създава теорията за електромагнитните вълни. Светлината е годината на EMW. Хайнрих Херц откри начин за създаване и разпространение на EMW.

Светлината е електромагнитни вълни, които са набор от вълни с различна дължина. С нашето зрение ние възприемаме малък интервал от дължини на EMW като светлина. Заедно тези вълни ни дават бяла светлина. И ако изберем част от вълните от този интервал, тогава ги възприемаме като светлина с някакъв цвят. Има общо седем основни цвята.

Ходът на експеримента: Напълваме контейнера (аквариума) с вода; Добавете малко мляко към водата (това са частици прах) Насочваме светлината от фенерчето отгоре към водата; Това е цветът на небето по обяд. Променете ъгъла на падане на светлината върху водата от 0 до 90. Наблюдавайте промяната на цвета.

Извод: Промяната в цвета на небето зависи от ъгъла, под който светлинните лъчи навлизат в земната атмосфера. Цветът на небето се променя през деня от синьо до червено. И когато светлината не навлиза в атмосферата, тогава на това място на Земята настъпва нощ. През нощта, когато времето е благоприятно, светлината от далечни звезди достига до нас и Луната свети с отразена светлина.

Всички сме свикнали с факта, че цветът на небето е променлива характеристика. Мъгла, облаци, време на деня - всичко влияе върху цвета на купола над главата. Ежедневната му смяна не заема умовете на повечето възрастни, което не може да се каже за децата. Те постоянно се чудят защо небето е синьо от гледна точка на физиката или какво оцветява залеза в червено. Нека се опитаме да разберем тези не най-прости въпроси.

променлив

Струва си да започнем с отговора на въпроса какво всъщност е небето. AT древен святнаистина се виждаше като купол, покриващ Земята. Днес обаче едва ли има някой, който да не знае, че колкото и високо да се издигне един любопитен изследовател, той няма да успее да стигне до този купол. Небето не е нещо, а по-скоро панорама, която се отваря, когато се гледа от повърхността на планетата, вид изтъкан от светлина вид. Освен това, ако наблюдавате от различни точки, може да изглежда различно. И така, от това, което се е издигнало над облаците, се открива съвсем различна гледка, отколкото от земята в този момент.

Ясното небе е синьо, но щом нахлуят облаци, то става сиво, оловно или мръсно бяло. Нощното небе е черно, понякога върху него можете да видите червеникави участъци. Това е отражение на изкуственото осветление на града. Причината за всички подобни промени е светлината и нейното взаимодействие с въздуха и частиците от различни вещества в него.

Естеството на цвета

За да отговорите на въпроса защо небето е синьо от гледна точка на физиката, трябва да запомните какъв е цветът. Това е вълна определена дължина. Светлината, идваща от Слънцето към Земята, се вижда като бяла. Още от експериментите на Нютон се знае какво представлява лъчът от седем лъча: червен, оранжев, жълт, зелен, син, индиго и виолетов. Цветовете се различават по дължина на вълната. Червено-оранжевият спектър включва вълни, които са най-впечатляващи в този параметър. части от спектъра се характеризират с къса дължина на вълната. Разлагането на светлината в спектър се случва, когато тя се сблъска с молекули на различни вещества, докато някои от вълните могат да бъдат абсорбирани, а други могат да бъдат разпръснати.

Изследване на причината

Много учени са се опитвали да обяснят защо небето е синьо от гледна точка на физиката. Всички изследователи са се стремили да открият явление или процес, който разпръсква светлина в атмосферата на планетата по такъв начин, че в резултат на това до нас достига само синьо. Първите кандидати за ролята на такива частици бяха водите. Смятало се е, че те абсорбират червената светлина и пропускат синята светлина, в резултат на което виждаме синьото небе. Последвалите изчисления обаче показаха, че количеството озон, ледени кристали и молекули водна пара, което се намира в атмосферата, не е достатъчно, за да придаде на небето син цвят.

Причина за замърсяване

На следващия етап от изследването Джон Тиндал предположи, че ролята на желаните частици се играе от прах. Синята светлина има най-голяма устойчивост на разсейване и следователно може да премине през всички слоеве прах и други суспендирани частици. Тиндал провежда експеримент, който потвърждава предположението му. Той създава модел на смог в лабораторията и го осветява с ярка бяла светлина. Смогът придоби син оттенък. Ученият направи недвусмислено заключение от своето изследване: цветът на небето се определя от прахови частици, тоест, ако въздухът на Земята беше чист, тогава не синьо, а бяло небе блестеше над главите на хората.

Господен кабинет

Последната точка на въпроса защо небето е синьо (от гледна точка на физиката) е поставена от английския учен лорд Д. Рейли. Той доказа, че не прахът или смогът оцветяват пространството над главите ни в познатия ни нюанс. В самия въздух е. Газовите молекули абсорбират най-големите и главно най-дългите дължини на вълните, еквивалентни на червеното. Синьото се разсейва. Точно това днес обяснява какъв цвят е небето, което виждаме при ясно време.

Внимателните ще забележат, че следвайки логиката на учените, куполът над главата трябва да е лилав, тъй като именно този цвят има най-късата дължина на вълната във видимия диапазон. Това обаче не е грешка: делът на виолетовото в спектъра е много по-малко от синьото и човешкото око е по-чувствително към последното. Всъщност синьото, което виждаме, е резултат от смесването на синьо с лилаво и някои други цветове.

залези и облаци

Всеки знае, че по различно време на деня можете да видите различен цвятнебе. Снимките на най-красивите залези над море или езеро са чудесна илюстрация за това. Всички видове нюанси на червено и жълто, съчетани със синьо и тъмно синьо, правят такъв спектакъл незабравим. И се обяснява със същото разсейване на светлината. Факт е, че по време на залез и зазоряване слънчевите лъчи трябва да преодолеят много по-дълъг път през атмосферата, отколкото в разгара на деня. В този случай светлината от синьо-зелената част на спектъра се разпръсква различни странии облаците близо до хоризонта стават червеникави.

Когато облаците покрият небето, картината се променя напълно. неспособен да преодолее плътния слой и повечето отпросто не стигат до земята. Лъчите, успели да преминат през облаците, се срещат с водни капки дъжд и облаци, които отново изкривяват светлината. В резултат на всички тези трансформации бялата светлина достига земята, ако облаците са малки по размер, и сивата, когато внушителни облаци покриват небето, поглъщайки част от лъчите за втори път.

Други небеса

Интересно, на други планети слънчева системакогато се гледа от повърхността, може да се види небето, много различно от земята. На космически обектилишени от атмосферата, слънчевите лъчи свободно достигат повърхността. В резултат на това небето тук е черно, без никакъв нюанс. Такава картина може да се види на Луната, Меркурий и Плутон.

Марсианското небе има червено-оранжев оттенък. Причината за това се крие в праха, който е наситен с атмосферата на планетата. Боядисана е в различни нюанси на червено и оранжево. Когато Слънцето се издигне над хоризонта, марсианското небе става розово-червено, докато частта от него, непосредствено около диска на звездата, изглежда синя или дори лилава.

Небето над Сатурн е със същия цвят като на Земята. Аквамариново небе се простира над Уран. Причината се крие в метановата мъгла, разположена в горните планети.

Венера е скрита от очите на изследователите от плътен слой облаци. Той не позволява на лъчите от синьо-зеления спектър да достигнат повърхността на планетата, така че небето тук е жълто-оранжево със сива ивица по протежение на хоризонта.

Изследването на дневното пространство над главата разкрива не по-малко чудеса от изследването на звездното небе. Разбирането на процесите, протичащи в облаците и зад тях, помага да се разбере причината за неща, които са доста познати на обикновения човек, които обаче не всеки може да обясни веднага.

Просто обяснение

Какво е небето?

Небето е безкрайност. За всяка нация небето е символ на чистота, защото се смята, че там живее самият Бог. Хората, обръщайки се към небето, молят за дъжд или обратното за слънце. Тоест, небето не е просто въздух, небето е символ на чистота и чистота.

небе -това е просто въздух, онзи обикновен въздух, който дишаме всяка секунда, който не може да бъде видян и докоснат, защото е прозрачен и безтегловен. Но ние дишаме прозрачен въздух, защо той придобива такъв син цвят над главата? Въздухът съдържа няколко елемента, азот, кислород, въглероден двуокис, водни пари, различни прахови частици, които са постоянно в движение.

От гледна точка на физиката

На практика, както казват физиците, небето е просто въздух, оцветен от слънчевите лъчи. Просто казано, слънцето огрява Земята, но за това слънчевите лъчи трябва да преминат през огромен слой въздух, който буквално обгръща Земята. И така, тъй като слънчевият лъч има много цветове, или по-скоро седемте цвята на дъгата. За тези, които не знаят, си струва да припомним, че седемте цвята на дъгата са червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово.

Освен това всеки лъч има всички тези цветове и когато преминава през този слой въздух, той пръска различни цветове на дъгата във всички посоки, но най-много се разпространява синият цвят, поради което небето придобива син цвят. Накратко описано, синьото небе е спрей, който дава лъч, боядисан в този цвят.

И на луната

Няма атмосфера и затова небето на Луната не е синьо, а черно. Астронавтите, които излизат в орбита, виждат черно-черно небе, върху което блестят планети и звезди. Разбира се, небето на Луната изглежда много красиво, но все пак не бих искал да виждам постоянно черно небе над главата си.

Небето променя цвета си

Небето не винаги е синьо, то има тенденция да променя цвета си. Вероятно всеки е забелязал, че понякога е белезникав, понякога синкаво-черен ... Защо е така? Например през нощта, когато слънцето не излъчва лъчите си, ние виждаме небето не синьо, атмосферата ни изглежда прозрачна. И през прозрачния въздух човек може да види планети и звезди. И през деня синият цвят отново ще скрие надеждно мистериозното пространство от любопитни очи.

Различни хипотези Защо небето е синьо? (хипотезите на Гьоте, Нютон, XVIII c., Rayleigh)

Какви хипотези не са били изказвани по различно време, за да се обясни цветът на небето. Гледайки как димът на фона на тъмна камина придобива синкав цвят, Леонардо да Винчи пише: „... светлината над тъмнината става синя, колкото по-красива е, толкова по-превъзходна е светлината и тъмнината.“ Приблизително същата гледна точка се проведе Гьоте, което беше не само в световен мащаб известен поет, но и най-големият естествен ученот времето си. Това обяснение за цвета на небето обаче се оказа несъстоятелно, тъй като, както стана ясно по-късно, смесването на черно и бяло може да даде само сиви тонове, но не и цветове. Син цвятдимът от камина се причинява от съвсем различен процес.

След откриването на смущения, по-специално в тънки филми, нютонсе опита да приложи интерференция, за да обясни цвета на небето. За да направи това, той трябваше да признае, че капките вода са под формата на тънкостенни мехурчета, като сапунени мехурчета. Но тъй като водните капчици, съдържащи се в атмосферата, всъщност са сфери, тази хипотеза скоро се "пука" като сапунен мехур.

учени от 18 век Мариот, Бугер, Ойлерсмяташе, че синият цвят на небето се дължи на неговия собствен цвят съставни частивъздух. Това обяснение дори получи известно потвърждение по-късно, още през 19 век, когато беше установено, че течен кислороде син, а течният озон е син. Най-близо до правилно обяснениеЦветовете на небето се появиха OB Сосюр. Той вярва, че ако въздухът е абсолютно чист, тогава небето ще бъде черно, но въздухът съдържа примеси, които отразяват предимно синьо (по-специално водна пара и водни капчици). До втората половина на XIX век. натрупан е богат експериментален материал за разсейването на светлината в течности и газове, по-специално е открита една от характеристиките на разсеяната светлина, идваща от небето, нейната поляризация. Араго пръв го открива и изследва. Това беше през 1809 г. По-късно поляризационни изследвания небесен сводангажирани с Babinet, Brewster и други учени. Въпросът за цвета на небето толкова прикова вниманието на учените, че продължаващите експерименти върху разсейването на светлината в течности и газове, които имаха много по-широк смисъл, бяха проведени от гледна точка на „лабораторно възпроизвеждане на синьото цвят на небето.“ Това е посочено и от заглавията на произведенията: „Симулация на синия цвят на небето „Brucke или „За синия цвят на небето, поляризацията на светлината от мътна материя като цяло“ от Тиндал Успехът на тези експерименти насочи мислите на учените към правилният начин-- потърсете причината за синия цвят на небето в разсейването слънчеви лъчив атмосферата.

Първият, който създава стройна, строга математическа теориямолекулярно разсейване на светлината в атмосферата, е английският учен Рейли. Той вярваше, че разсейването на светлината не се случва върху примеси, както смятаха неговите предшественици, а върху самите молекули на въздуха. Първата работа на Rayleigh върху разсейването на светлината е публикувана през 1871 г. В окончателния си вид неговата теория за разсейването, основана на електромагнитната природа на светлината, установена по това време, е представена в работата „За светлината от небето, нейната поляризация и цвят“, публикуван през 1899 г. За работата си върху разсейването на светлината на Релей (неговата пълно имеДжон Уилям Стрет, лорд Рейли III) често е наричан Рейли Разпръсквача, за разлика от неговия син, лорд Рейли IV. Rayleigh IV за големия му принос в развитието на атмосферната физика е наречен Rayleigh Atmospheric. За да обясним цвета на небето, ще цитираме само едно от заключенията на теорията на Рейли; ще се позоваваме на други няколко пъти, когато обясняваме различни оптични явления. Това заключение гласи, че яркостта или интензитетът на разсеяната светлина варира обратно пропорционално на четвъртата степен на дължината на вълната на светлината, падаща върху разсейващата частица. По този начин молекулярното разсейване е изключително чувствително към най-малката промяна в дължината на вълната на светлината. Например, дължината на вълната на виолетовите лъчи (0,4 микрона) е около половината от дължината на вълната на червените лъчи (0,8 микрона). Следователно виолетовите лъчи ще се разпръснат 16 пъти по-силно от червените, а при еднаква интензивност на падащите лъчи ще има 16 пъти повече от тях в разсеяната светлина. Всички други цветни лъчи от видимия спектър (синьо, циан, зелено, жълто, оранжево) ще бъдат включени в разсеяната светлина в количества, обратно пропорционални на четвъртата степен на дължината на вълната на всеки от тях. Ако сега всички цветни разсеяни лъчи се смесят в такова съотношение, тогава цветът на сместа от разсеяни лъчи ще бъде син.

Направо слънчева светлина(т.е. светлината, излъчвана директно от слънчевия диск), губейки предимно сини и виолетови лъчи поради разсейване, придобива слаб жълтеникав оттенък, който се засилва, когато Слънцето се спуска към хоризонта. Сега лъчите трябва да изминават все по-дълъг път в атмосферата. На дълъг пътзагубите на късовълнови, т.е. виолетови, сини, сини, лъчи стават все по-забележими, а при пряката светлина на Слънцето или Луната до земната повърхност достигат предимно дълговълнови лъчи - червени, оранжеви, жълти. Следователно цветът на Слънцето и Луната става първо жълт, след това оранжев и червен. Червеният цвят на Слънцето и синият цвят на небето са две следствия от един и същ процес на разсейване. При пряка светлина, след като премине през дебелината на атмосферата, остават предимно дълговълнови лъчи (червено слънце), късовълнови лъчи (синьо небе) попадат в разсеяна светлина. Така че теорията на Рейли много ясно и убедително обясни загадката на синьото небе и червеното слънце.

небесно топлинно молекулярно разсейване