Teks kerja disiarkan tanpa imej dan formula.
Versi penuh kerja tersedia dalam tab "Fail Kerja" dalam format PDF

1. Pengenalan.

Semasa bermain di jalanan, saya pernah melihat langit, ia adalah luar biasa: tanpa dasar, tidak berkesudahan dan biru, biru! Dan hanya awan yang menutupi sedikit warna biru ini. Saya tertanya-tanya, kenapa langit biru? Saya segera teringat lagu Alice musang dari kisah dongeng tentang Pinocchio "Sungguh langit biru...!" dan pelajaran geografi, di mana, semasa mempelajari topik "Cuaca," kami menerangkan keadaan langit, dan juga mengatakan bahawa ia warna biru. Jadi selepas semua, mengapa langit biru? Setibanya di rumah, saya bertanya kepada ibu saya soalan ini. Dia memberitahu saya bahawa apabila orang menangis, mereka meminta pertolongan syurga. Langit mengambil air mata mereka, sehingga menjadi biru seperti tasik. Tetapi cerita ibu saya tidak memenuhi soalan saya. Saya memutuskan untuk bertanya kepada rakan sekelas dan guru saya jika mereka tahu mengapa langit berwarna biru? 24 pelajar dan 17 guru telah mengambil bahagian dalam tinjauan tersebut. Selepas memproses soal selidik, kami menerima keputusan berikut:

Di sekolah, semasa pelajaran geografi, saya bertanya kepada guru soalan ini. Dia menjawab saya bahawa warna langit boleh dijelaskan dengan mudah dari sudut pandangan fizik. Fenomena ini dipanggil penyebaran. Dari Wikipedia saya belajar bahawa penyebaran ialah proses penguraian cahaya kepada spektrum. Guru geografi Larisa Borisovna mencadangkan saya memerhati fenomena ini secara eksperimen. Dan kami pergi ke bilik fizik. Vasily Aleksandrovich, seorang guru fizik, dengan rela hati bersetuju untuk membantu kami dalam hal ini. Menggunakan peralatan khas, saya dapat mengesan bagaimana proses penyebaran berlaku di alam semula jadi.

Untuk mencari jawapan kepada soalan mengapa langit berwarna biru, kami memutuskan untuk menjalankan kajian. Ini adalah bagaimana idea untuk menulis projek muncul. Bersama penyelia saya, kami menentukan topik, tujuan dan objektif penyelidikan, mengemukakan hipotesis, menentukan kaedah dan mekanisme penyelidikan untuk melaksanakan idea kami.

Hipotesis: Cahaya dihantar ke Bumi oleh Matahari dan selalunya apabila kita melihatnya, ia kelihatan putih mempesonakan kepada kita. Adakah itu bermakna langit harus putih? Tetapi pada hakikatnya langit adalah biru. Dalam perjalanan kajian kita akan mencari penjelasan untuk percanggahan ini.

Sasaran: cari jawapan kepada soalan mengapa langit berwarna biru dan ketahui warnanya bergantung kepada apa.

Tugasan: 1. Biasakan diri anda dengan bahan teori mengenai topik ini

2. Kaji secara eksperimen fenomena penyebaran cahaya

3. Perhatikan warna langit masa yang berbeza hari dan dalam cuaca yang berbeza

Objek kajian: langit

item: cahaya dan warna langit

Kaedah penyelidikan: analisis, eksperimen, pemerhatian

Peringkat kerja:

1. Teori

2. Praktikal

3. Akhir: kesimpulan tentang topik kajian

Kepentingan praktikal kerja: Bahan kajian boleh digunakan dalam pelajaran geografi dan fizik sebagai modul pengajaran.

2. Bahagian utama.

2.1. Aspek teori Masalah. Fenomena langit biru dari sudut fizik

Mengapa langit biru - sangat sukar untuk mencari jawapan kepada soalan yang begitu mudah. Pertama, mari kita tentukan konsep. Langit ialah ruang di atas Bumi atau permukaan mana-mana yang lain objek astronomi. Secara umum, langit biasanya dipanggil panorama yang terbuka apabila melihat dari permukaan Bumi (atau objek astronomi lain) ke arah angkasa.

Ramai saintis telah memerah otak mereka untuk mencari jawapan. Leonardo da Vinci, melihat api di perapian, menulis: "Cahaya di atas kegelapan menjadi biru." Tetapi hari ini diketahui bahawa gabungan putih dan hitam menghasilkan kelabu.

nasi. 1. Hipotesis Leonardo da Vinci

Isaac Newton hampir menjelaskan warna langit, namun, untuk ini dia terpaksa mengandaikan bahawa titisan air yang terkandung di atmosfera mempunyai dinding nipis seperti buih sabun. Tetapi ternyata titisan ini adalah sfera, yang bermaksud ia tidak mempunyai ketebalan dinding. Dan seterusnya gelembung Newton pecah!

nasi. 2. Hipotesis Newton

Penyelesaian terbaik untuk masalah itu telah dicadangkan oleh ahli fizik Inggeris Lord John Rayleigh kira-kira 100 tahun yang lalu. Tetapi mari kita mulakan dari awal. Matahari bersinar terang cahaya putih, yang bermaksud warna langit sepatutnya sama, tetapi ia masih biru. Apakah yang berlaku kepada cahaya putih di atmosfera? Apabila melalui atmosfera, seolah-olah melalui prisma, ia terpecah menjadi tujuh warna. Anda mungkin tahu baris ini: setiap pemburu ingin tahu di mana burung itu duduk. Tersembunyi dalam ayat-ayat ini makna yang mendalam. Mereka mewakili kepada kita warna utama dalam spektrum cahaya yang boleh dilihat.

nasi. 3. Spektrum cahaya putih.

Demonstrasi semula jadi terbaik spektrum ini, sudah tentu, pelangi.

nasi. 4 Spektrum cahaya yang boleh dilihat

Cahaya nampak ialah radiasi elektromagnetik, yang gelombangnya mempunyai panjang yang berbeza. Terdapat juga cahaya yang tidak kelihatan; mata kita tidak melihatnya. Ini adalah ultraviolet dan inframerah. Kami tidak nampak kerana panjangnya sama ada terlalu panjang atau terlalu pendek. Melihat cahaya bermakna melihat warnanya, tetapi warna yang kita lihat bergantung pada panjang gelombang. Gelombang yang paling lama kelihatan berwarna merah, dan yang terpendek adalah ungu.

Keupayaan cahaya untuk menyebar, iaitu, untuk merambat dalam medium, juga bergantung kepada panjang gelombang. Merah gelombang cahaya taburkan yang paling teruk, tetapi warna biru dan ungu ada keupayaan tinggi kepada penyebaran.

nasi. 5. Keupayaan penyebaran cahaya

Dan akhirnya, kita hampir dengan jawapan kepada soalan kita, mengapa langit biru? Seperti yang dinyatakan di atas, warna putih- Ini adalah campuran semua warna yang mungkin. Apabila ia berlanggar dengan molekul gas, setiap tujuh komponen warna cahaya putih bertaburan. Pada masa yang sama, cahaya dengan gelombang yang lebih panjang bertaburan lebih teruk daripada cahaya dengan gelombang pendek. Kerana ini, 8 kali lebih banyak spektrum biru kekal di udara daripada merah. Walaupun ungu mempunyai panjang gelombang terpendek, langit masih kelihatan biru kerana campuran panjang gelombang ungu dan hijau. Di samping itu, mata kita melihat biru lebih baik daripada ungu, memandangkan kecerahan yang sama bagi kedua-duanya. Fakta inilah yang menentukan skema warna langit: atmosfera benar-benar dipenuhi dengan sinaran warna biru-biru.

Walau bagaimanapun, langit tidak selalunya biru. Pada siang hari kita melihat langit sebagai biru, cyan, kelabu, pada waktu petang - merah (Lampiran 1). Mengapa matahari terbenam berwarna merah? Semasa matahari terbenam, Matahari menghampiri ufuk, dan sinaran matahari diarahkan ke arah permukaan Bumi bukan secara menegak, seperti pada siang hari, tetapi pada sudut. Oleh itu, laluan yang diambil melalui atmosfera adalah banyak Tambahan pula bahawa ia berlaku pada siang hari apabila matahari tinggi. Disebabkan ini, spektrum biru-biru diserap di atmosfera sebelum sampai ke Bumi, dan gelombang cahaya spektrum merah yang lebih panjang mencapai permukaan Bumi, mewarnai langit dalam warna merah dan kuning. Perubahan warna langit jelas berkaitan dengan putaran Bumi di sekeliling paksinya, dan oleh itu sudut tuju cahaya di Bumi.

2.2. Aspek praktikal. Kaedah eksperimen untuk menyelesaikan masalah

Dalam kelas fizik saya berkenalan dengan alat spektrograf. Vasily Aleksandrovich, seorang guru fizik, memberitahu saya prinsip operasi peranti ini, selepas itu saya secara bebas menjalankan eksperimen yang dipanggil penyebaran. Sinar cahaya putih yang melalui prisma dibiaskan dan kita melihat pelangi pada skrin. (Lampiran 2). Pengalaman ini membantu saya memahami bagaimana penciptaan alam semula jadi yang menakjubkan ini muncul di langit. Dengan bantuan spektrograf, saintis hari ini boleh mendapatkan maklumat tentang komposisi dan sifat pelbagai bahan.

Foto 1. Demonstrasi pengalaman penyebaran dalam

bilik fizik

Saya mahu mendapatkan pelangi di rumah. Guru geografi saya, Larisa Borisovna, memberitahu saya bagaimana untuk melakukan ini. Analog spektrograf ialah bekas kaca dengan air, cermin, lampu suluh dan sehelai kertas putih. Letakkan cermin di dalam bekas air dan letakkan sehelai kertas putih di belakang bekas. Kami mengarahkan cahaya lampu suluh ke cermin supaya cahaya yang dipantulkan jatuh ke atas kertas. Pelangi telah muncul di sehelai kertas lagi! (Lampiran 3). Adalah lebih baik untuk menjalankan eksperimen di dalam bilik yang gelap.

Kami telah mengatakan di atas bahawa cahaya putih pada dasarnya sudah mengandungi semua warna pelangi. Anda boleh memastikan ini dan mengumpul semua warna kembali kepada putih dengan membuat bahagian atas pelangi (Lampiran 4). Jika anda memutarnya terlalu banyak, warna akan bergabung dan cakera akan menjadi putih.

Walaupun penerangan saintifik Pembentukan pelangi, fenomena ini kekal sebagai salah satu cermin mata optik misteri di atmosfera. Tonton dan nikmati!

3. Kesimpulan

Dalam mencari jawapan kepada soalan yang sering ditanya oleh ibu bapa soal kanak-kanak"Kenapa langit biru?" Saya belajar banyak perkara yang menarik dan memberi pengajaran. Percanggahan dalam hipotesis kami hari ini mempunyai penjelasan saintifik:

Seluruh rahsia adalah dalam warna langit di atmosfera kita - dalam sampul udara planet bumi.

Sinaran putih matahari, melalui atmosfera, terpecah menjadi sinar tujuh warna.

Sinar merah dan oren adalah yang terpanjang, dan sinar biru adalah yang terpendek.

Sinar biru mencapai Bumi kurang daripada yang lain, dan terima kasih kepada sinar ini langit diserap dengan warna biru

Langit tidak selalunya biru dan ini disebabkan oleh pergerakan paksi Bumi.

Secara eksperimen, kami dapat melihat dan memahami cara penyebaran berlaku dalam alam semula jadi. hidup waktu kelas Di sekolah saya memberitahu rakan sekelas saya mengapa langit berwarna biru. Ia juga menarik untuk mengetahui di mana seseorang boleh memerhatikan fenomena penyebaran di negara kita Kehidupan seharian. Saya telah menemui beberapa kegunaan praktikal untuk ini fenomena unik (Lampiran 5). Pada masa hadapan saya ingin sambung belajar langit. Berapa banyak lagi misteri yang disimpannya? Apakah fenomena lain yang berlaku di atmosfera dan apakah sifatnya? Bagaimanakah ia mempengaruhi manusia dan semua kehidupan di Bumi? Mungkin ini akan menjadi topik kajian masa depan saya.

Bibliografi

1. Wikipedia - ensiklopedia percuma

2. L.A. Malikova. Manual elektronik dalam fizik "optik geometri"

3. Peryshkin A.V. Fizik. darjah 9. Buku teks. M.: Bustard, 2014, hlm.202-209

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

5. Arkib foto peribadi "Sky over Golyshmanovo"

Lampiran 1.

"Langit di atas Golyshmanovo"(arkib foto peribadi)

Lampiran 2.

Penyerakan cahaya menggunakan spektrograf

Lampiran 3.

Penyerakan ringan di rumah

"pelangi"

Lampiran 4.

Bahagian atas pelangi

Atas semasa rehat Atas semasa putaran

Lampiran 5.

Variasi dalam kehidupan manusia

Diamond Lights di atas kapal terbang

Lampu depan kereta

Tanda-tanda reflektif

Tetapi berapa banyak yang wujud warna yang berbeza, apakah yang menjadikan perkara di sekeliling kita berwarna-warni? DAN pengetahuan sains Banyak soalan ini sudah boleh dijawab. Contohnya, terangkan warna langit.

Sebagai permulaan, kita perlu menyebut Isaac Newton yang hebat, yang memerhatikan penguraian matahari putih semasa ia melaluinya. prisma kaca. Apa yang dilihatnya kini dipanggil fenomena kelainan, dan gambar pelbagai warna itu sendiri - julat. Warna yang terhasil betul-betul sepadan dengan warna pelangi. Iaitu, Newton memerhati pelangi di makmal! Terima kasih kepada eksperimennya bahawa pada akhir abad ke-18 telah ditubuhkan bahawa cahaya putih adalah campuran warna yang berbeza. Selain itu, Newton yang sama membuktikan bahawa jika cahaya yang terurai menjadi spektrum dicampur semula, maka cahaya putih akan diperolehi. Pada abad ke-19 telah ditunjukkan bahawa cahaya disebarkan dari kelajuan yang sangat besar pada 300,000 km/s gelombang elektromagnet. Dan sudah pada awal abad yang lalu, pengetahuan ini ditambah dengan idea kuantum cahaya - foton. Oleh itu, cahaya mempunyai sifat dwi - kedua-dua gelombang dan zarah. Penyatuan ini menjadi penjelasan untuk banyak fenomena, khususnya, spektrum sinaran haba badan yang dipanaskan. Seperti kita.

Selepas pengenalan ini, sudah tiba masanya untuk beralih kepada topik kami. Warna biru langit... Siapa yang tidak mengaguminya sekurang-kurangnya beberapa kali dalam hidup mereka! Tetapi adakah begitu mudah untuk mengatakan bahawa penyebaran cahaya di atmosfera adalah untuk dipersalahkan? Mengapakah warna langit tidak biru dalam cahaya? bulan penuh? Mengapakah warna biru tidak sama di semua bahagian langit? Apakah yang berlaku kepada warna langit apabila matahari terbit dan terbenam? Lagipun, ia boleh menjadi kuning, merah jambu dan juga hijau. Tetapi ini masih ciri-ciri penyebaran. Oleh itu, mari kita lihat dengan lebih terperinci.

Penjelasan tentang warna langit dan ciri-cirinya adalah milik ahli fizik Inggeris John William Rayleigh, yang mengkaji penyebaran cahaya. Dialah yang menegaskan bahawa warna langit ditentukan oleh pergantungan penyebaran pada frekuensi cahaya. Sinaran daripada Matahari, memasuki udara, berinteraksi dengan molekul-molekul gas yang membentuk udara. Dan kerana tenaga kuantum cahaya - foton meningkat dengan mengurangkan panjang gelombang cahaya, maka yang paling banyak impak yang kuat molekul gas, atau lebih tepat lagi, elektron dalam molekul ini, dipengaruhi oleh foton bahagian biru dan ungu spektrum cahaya. Tiba di ayunan paksa, elektron memberikan semula tenaga yang diambil daripada gelombang cahaya dalam bentuk foton sinaran. Hanya foton sekunder ini telah dipancarkan ke semua arah, bukan hanya ke arah cahaya kejadian asalnya. Ini akan menjadi proses penyebaran cahaya. Di samping itu, adalah perlu untuk mengambil kira pergerakan berterusan udara, dan turun naik ketumpatannya. Jika tidak, kita akan melihat langit hitam.

Sekarang mari kita kembali ke sinaran haba tel. Tenaga dalam spektrumnya diagihkan secara tidak sekata dan diterangkan berdasarkan undang-undang yang ditubuhkan oleh ahli fizik Jerman Wilhelm Wien. Spektrum Matahari kita akan sama tidak sekata dalam tenaga foton. Iaitu, akan terdapat lebih sedikit foton dari bahagian ungu daripada foton dari bahagian biru, dan lebih-lebih lagi dari bahagian biru. Jika kita juga mengambil kira fisiologi penglihatan, iaitu sensitiviti maksimum mata kita kepada warna biru-hijau, maka kita berakhir dengan langit biru atau biru gelap.

Perlu diambil kira bahawa semakin panjang laluan pancaran suria di atmosfera, semakin sedikit foton tidak berinteraksi dari kawasan biru dan biru spektrum kekal di dalamnya. Oleh itu, warna langit tidak sekata, dan warna pagi atau petang adalah kuning-merah kerana laluan cahaya yang panjang melalui atmosfera. Selain itu, habuk, asap, dan zarah-zarah lain yang terkandung di udara juga sangat mempengaruhi penyebaran cahaya di atmosfera. Seseorang boleh mengingati lukisan London yang terkenal mengenai topik ini. Atau kenangan bencana 1883 yang berlaku semasa letusan gunung berapi Krakatau. Abu dari letusan yang memasuki atmosfera menyebabkan warna kebiruan Matahari di banyak negara rantau Pasifik, serta fajar merah yang diperhatikan di seluruh Bumi. Tetapi kesan ini telah dijelaskan oleh teori lain - teori penyebaran oleh zarah yang sepadan dengan panjang gelombang cahaya. Teori ini dicadangkan kepada dunia oleh ahli fizik Jerman Gustav Mie. idea utama ia - zarah sedemikian, kerana saiznya yang agak besar, menyerakkan cahaya merah lebih kuat daripada biru atau ungu.

Oleh itu, warna langit bukan sekadar sumber inspirasi untuk penyair dan seniman, tetapi akibat dari halus. undang-undang fizikal genius manusia itu berjaya dibongkarkan.

HIPOTESIS: Rancangan kerja: Kaji apa itu cahaya; Menyiasat perubahan warna medium lutsinar bergantung pada sudut tuju sinar cahaya; Beri penjelasan saintifik bagi fenomena yang diperhatikan.Perubahan warna langit dikaitkan dengan sudut sinaran cahaya yang memasuki atmosfera Bumi.

Bahagian teori Semua orang telah melihat bagaimana tepi kristal dan titisan kecil embun berkilauan dengan semua warna pelangi. Apa yang sedang berlaku? Lagipun, sinaran cahaya matahari putih jatuh pada badan yang telus dan tidak berwarna. Fenomena ini telah diketahui oleh orang ramai sejak sekian lama. Untuk masa yang lama ia dipercayai bahawa cahaya putih adalah yang paling mudah, dan warna yang dicipta adalah sifat khas beberapa badan

1865 James Maxwell. Mencipta teori gelombang elektromagnet. Cahaya ialah gelombang elektromagnet. Heinrich Hertz menemui kaedah untuk mencipta dan mengedarkan gelombang elektromagnet.

Cahaya ialah gelombang elektromagnet yang merupakan himpunan gelombang dengan panjang yang berbeza. Dengan penglihatan kami, kami melihat selang kecil panjang EMW sebagai cahaya. Bersama-sama ombak ini memberi kita cahaya putih. Dan jika kita memilih beberapa bahagian gelombang dari selang ini, maka kita menganggapnya sebagai cahaya yang mempunyai beberapa jenis warna. Terdapat tujuh warna utama secara keseluruhan.

Prosedur eksperimen: Isikan bekas (akuarium) dengan air; Tambah sedikit susu ke dalam air (ini adalah zarah debu) Arahkan cahaya dari lampu suluh di atas air; Ini adalah warna langit pada waktu tengah hari. Kami menukar sudut tuju cahaya di atas air daripada 0 kepada 90. Perhatikan perubahan warna.

Kesimpulan: Perubahan warna langit bergantung kepada sudut di mana sinaran cahaya memasuki atmosfera Bumi. Warna langit berubah pada siang hari daripada biru kepada merah. Dan apabila cahaya tidak memasuki atmosfera, maka malam jatuh di tempat tertentu di Bumi. Pada waktu malam, apabila cuaca baik, cahaya dari bintang yang jauh sampai kepada kita dan Bulan bersinar dengan cahaya yang dipantulkan.

Kita semua terbiasa dengan fakta bahawa warna langit adalah ciri yang berubah-ubah. Kabus, awan, masa hari - semuanya mempengaruhi warna kubah di atas kepala. Peralihan hariannya tidak menduduki fikiran kebanyakan orang dewasa, yang tidak boleh dikatakan tentang kanak-kanak. Mereka sentiasa tertanya-tanya mengapa langit secara fizikal berwarna biru atau apa yang menjadikan matahari terbenam merah. Mari kita cuba memahami soalan yang tidak begitu mudah ini.

Boleh tukar

Ia patut dimulakan dengan menjawab soalan tentang apa yang sebenarnya diwakili oleh langit. DALAM dunia purba ia benar-benar dilihat sebagai kubah yang menutupi Bumi. Hari ini, bagaimanapun, hampir tidak ada yang tidak tahu bahawa, tidak kira betapa tingginya penjelajah yang ingin tahu, dia tidak akan dapat mencapai kubah ini. Langit bukanlah sesuatu, sebaliknya panorama yang terbuka apabila dilihat dari permukaan planet, sejenis rupa yang ditenun daripada cahaya. Lebih-lebih lagi, jika anda perhatikan dari titik yang berbeza, ia mungkin kelihatan berbeza. Jadi, dari naik di atas awan, pandangan yang sama sekali berbeza terbuka daripada dari tanah pada masa ini.

Langit yang cerah berwarna biru, tetapi sebaik sahaja awan masuk, ia menjadi kelabu, plumbum atau putih kotor. Langit malam hitam, kadang-kadang anda boleh melihat kawasan kemerahan di atasnya. Ini adalah pantulan pencahayaan buatan bandar. Sebab untuk semua perubahan tersebut adalah cahaya dan interaksinya dengan udara dan zarah pelbagai bahan di dalamnya.

Sifat warna

Untuk menjawab persoalan mengapa langit berwarna biru dari sudut fizik, kita perlu ingat apa itu warna. Ia adalah gelombang panjang tertentu. Cahaya yang datang dari Matahari ke Bumi dilihat sebagai putih. Telah diketahui sejak eksperimen Newton bahawa ia adalah pancaran tujuh sinar: merah, oren, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Warna berbeza dalam panjang gelombang. Spektrum merah-oren termasuk gelombang yang paling mengagumkan dalam parameter ini. bahagian spektrum dicirikan oleh panjang gelombang pendek. Penguraian cahaya menjadi spektrum berlaku apabila ia berlanggar dengan molekul pelbagai bahan, dan sebahagian daripada gelombang boleh diserap, dan sebahagian lagi boleh berselerak.

Penyiasatan puncanya

Ramai saintis telah cuba menjelaskan mengapa langit berwarna biru dari segi fizik. Semua penyelidik berusaha untuk menemui fenomena atau proses yang menyebarkan cahaya di atmosfera planet sedemikian rupa sehingga, akibatnya, hanya cahaya biru yang sampai kepada kita. Calon pertama untuk peranan zarah tersebut ialah air. Adalah dipercayai bahawa mereka menyerap cahaya merah dan menghantar cahaya biru, dan sebagai hasilnya kita melihat langit biru. Pengiraan seterusnya, bagaimanapun, menunjukkan bahawa jumlah ozon, hablur ais dan molekul wap air di atmosfera tidak mencukupi untuk memberikan langit warna biru.

Sebabnya ialah pencemaran

Pada peringkat penyelidikan seterusnya, John Tyndall mencadangkan bahawa habuk memainkan peranan zarah yang dikehendaki. Cahaya biru mempunyai rintangan yang paling besar terhadap penyebaran, dan oleh itu dapat melalui semua lapisan habuk dan zarah terampai yang lain. Tindall menjalankan eksperimen yang mengesahkan andaiannya. Dia mencipta model asap di makmal dan meneranginya dengan cahaya putih terang. Asap itu berubah menjadi biru. Ahli sains membuat kesimpulan yang tidak jelas dari penyelidikannya: warna langit ditentukan oleh zarah debu, iaitu, jika udara Bumi bersih, maka langit di atas kepala manusia akan bersinar bukan biru, tetapi putih.

Penyelidikan Tuhan

Perkara terakhir mengenai persoalan mengapa langit berwarna biru (dari sudut pandangan fizik) dikemukakan oleh saintis Inggeris, Lord D. Rayleigh. Dia membuktikan bahawa bukan habuk atau asap yang mewarnai ruang di atas kepala kita di bawah naungan yang kita kenali. Ia berada di udara sendiri. Molekul gas menyerap kebanyakan dan terutamanya panjang gelombang terpanjang, bersamaan dengan merah. Biru hilang. Beginilah tepatnya hari ini kita menerangkan warna langit yang kita lihat dalam cuaca cerah.

Mereka yang prihatin akan menyedari bahawa, mengikut logik saintis, atas kubah harus berwarna ungu, kerana warna ini mempunyai panjang gelombang terpendek dalam julat yang boleh dilihat. Walau bagaimanapun, ini bukan satu kesilapan: perkadaran ungu dalam spektrum adalah lebih kecil daripada biru, dan mata manusia lebih sensitif terhadap yang kedua. Sebenarnya, biru yang kita lihat adalah hasil percampuran biru dengan ungu dan beberapa warna lain.

Matahari terbenam dan awan

Semua orang tahu bahawa pada masa yang berbeza dalam sehari anda boleh melihat warna yang berbeza langit. Foto matahari terbenam yang indah di atas laut atau tasik adalah ilustrasi yang sempurna untuk ini. Semua jenis warna merah dan kuning digabungkan dengan biru dan biru tua menjadikan tontonan sedemikian tidak dapat dilupakan. Dan ia dijelaskan oleh penyerakan cahaya yang sama. Hakikatnya ialah semasa matahari terbenam dan subuh, pancaran matahari perlu menempuh laluan yang lebih panjang melalui atmosfera berbanding pada waktu kemuncak hari itu. Dalam kes ini, cahaya dari bahagian biru-hijau spektrum bertaburan ke dalam sisi yang berbeza dan awan yang terletak berhampiran ufuk menjadi berwarna dalam rona merah.

Apabila langit menjadi mendung, gambar berubah sepenuhnya. tidak dapat mengatasi lapisan padat, dan kebanyakan daripada mereka tidak sampai ke tanah. Sinaran yang berjaya menembusi awan bertemu dengan titisan air hujan dan awan, yang sekali lagi memesongkan cahaya. Hasil daripada semua transformasi ini, cahaya putih sampai ke tanah jika awan bersaiz kecil, dan cahaya kelabu apabila langit diliputi oleh awan mengagumkan yang menyerap sebahagian daripada sinaran untuk kali kedua.

Langit lain

Ia menarik bahawa di planet lain sistem suria Apabila dilihat dari permukaan, seseorang boleh melihat langit yang sangat berbeza daripada di bumi. hidup objek angkasa kekurangan atmosfera, sinaran matahari bebas sampai ke permukaan. Akibatnya, langit di sini hitam, tanpa sebarang naungan. Gambar ini boleh dilihat di Bulan, Utarid dan Pluto.

Langit Marikh mempunyai warna merah-oren. Sebabnya terletak pada habuk yang memenuhi atmosfera planet ini. Ia dicat dalam pelbagai warna merah dan oren. Apabila Matahari terbit di atas ufuk, langit Marikh bertukar merah jambu-merah, manakala kawasan serta-merta mengelilingi cakera kilauan kelihatan biru atau ungu.

Langit di atas Zuhal adalah warna yang sama seperti di Bumi. Langit Aquamarine terbentang di atas Uranus. Sebabnya terletak pada jerebu metana yang terletak di planet atas.

Zuhrah tersembunyi dari mata penyelidik oleh lapisan awan yang padat. Ia tidak membenarkan sinaran spektrum biru-hijau sampai ke permukaan planet, jadi langit di sini berwarna kuning-oren dengan jalur kelabu di sepanjang ufuk.

Meneroka ruang di atas kepala pada siang hari mendedahkan keajaiban yang tidak kurang daripada mengkaji langit berbintang. Memahami proses yang berlaku di awan dan di belakangnya membantu memahami sebab perkara yang agak biasa bagi orang biasa, yang, bagaimanapun, tidak semua orang dapat menjelaskan dengan segera.

Penerangan ringkas

Apa itu syurga?

Langit adalah infiniti. Bagi mana-mana bangsa, langit adalah simbol kesucian, kerana dipercayai bahawa Tuhan sendiri tinggal di sana. Orang, menoleh ke langit, meminta hujan, atau sebaliknya untuk matahari. Maksudnya, langit bukan sekadar udara, langit adalah lambang kesucian dan kesucian.

Langit - ia hanyalah udara, udara biasa yang kita hirup setiap saat, yang tidak dapat dilihat atau disentuh, kerana ia telus dan tidak berat. Tetapi kita menghirup udara telus, mengapa ia menjadi warna biru di atas kepala kita? Udara mengandungi beberapa unsur, nitrogen, oksigen, karbon dioksida, wap air, pelbagai bintik debu yang sentiasa bergerak.

Dari sudut fizik

Dalam praktiknya, seperti yang dikatakan ahli fizik, langit hanyalah udara yang diwarnai oleh sinaran matahari. Ringkasnya, matahari bersinar di Bumi, tetapi untuk ini sinaran matahari mesti melalui lapisan udara besar yang benar-benar menyelubungi Bumi. Dan seperti sinar matahari mempunyai banyak warna, atau lebih tepatnya tujuh warna pelangi. Bagi mereka yang tidak tahu, perlu diingatkan bahawa tujuh warna pelangi ialah merah, oren, kuning, hijau, biru, nila, ungu.

Lebih-lebih lagi, setiap sinar mempunyai semua warna ini, dan apabila ia melalui lapisan udara ini, ia menyemburkan pelbagai warna pelangi ke semua arah, tetapi penyebaran warna biru yang paling kuat berlaku, kerana langit memperoleh warna biru. Untuk menerangkannya secara ringkas, langit biru ialah percikan yang dihasilkan oleh pancaran berwarna dalam warna ini.

Dan pada bulan

Tidak ada atmosfera dan oleh itu langit di Bulan tidak berwarna biru, tetapi hitam. Angkasawan yang pergi ke orbit melihat langit hitam yang hitam di mana planet dan bintang berkilauan. Sudah tentu, langit di Bulan kelihatan sangat cantik, tetapi anda masih tidak mahu melihat langit yang sentiasa hitam di atas kepala anda.

Langit bertukar warna

Langit tidak selalunya biru; ia cenderung berubah warna. Semua orang mungkin perasan bahawa kadang-kadang ia berwarna keputihan, kadang-kadang biru-hitam... Kenapa begitu? Sebagai contoh, pada waktu malam, apabila matahari tidak menghantar sinarnya, kita melihat langit tidak biru, suasana kelihatan telus kepada kita. Dan melalui udara telus, seseorang boleh melihat planet dan bintang. Dan pada siang hari, warna biru sekali lagi akan menyembunyikan ruang misteri dari mata yang mengintip.

Pelbagai hipotesis Mengapa langit biru? (Goethe, hipotesis Newton, saintis XVIII c., Rayleigh)

Segala macam hipotesis telah dikemukakan pada masa yang berbeza untuk menerangkan warna langit. Memerhatikan bagaimana asap di latar belakang perapian gelap memperoleh warna kebiruan, Leonardo da Vinci menulis: “... cahaya di atas kegelapan menjadi biru, semakin cantik, semakin cemerlang cahaya dan gelap itu.” Dia berpegang pada kira-kira sudut pandangan yang sama Goethe, yang bukan sahaja di seluruh dunia penyair terkenal, tetapi juga yang terbesar ahli sains semula jadi zamannya. Walau bagaimanapun, penjelasan tentang warna langit ini ternyata tidak dapat dipertahankan, kerana, seperti yang menjadi jelas kemudian, mencampurkan hitam dan putih hanya boleh menghasilkan warna kelabu, bukan warna. Warna biru asap dari perapian disebabkan oleh proses yang sama sekali berbeza.

Berikutan penemuan gangguan, terutamanya dalam filem nipis, Newton cuba menggunakan gangguan untuk menerangkan warna langit. Untuk melakukan ini, dia terpaksa menganggap bahawa titisan air mempunyai bentuk buih berdinding nipis, seperti buih sabun. Tetapi oleh kerana titisan air yang terkandung di atmosfera sebenarnya adalah sfera, hipotesis ini tidak lama lagi "meletus" seperti gelembung sabun.

Para saintis abad ke-18 Marriott, Bouguer, Euler menyangka bahawa warna biru langit dijelaskan oleh warnanya sendiri komponen udara. Penjelasan ini bahkan menerima beberapa pengesahan kemudian, sudah pada abad ke-19, apabila ia ditubuhkan oksigen cecair mempunyai warna biru, dan ozon cecair berwarna biru. Paling dekat dengan penerangan yang betul warna langit menghampiri O.B. Saussure. Dia percaya bahawa jika udara benar-benar tulen, langit akan menjadi hitam, tetapi udara mengandungi kekotoran yang mencerminkan kebanyakan warna biru (khususnya, wap air dan titisan air). Menjelang separuh kedua abad ke-19. Bahan eksperimen yang kaya telah terkumpul pada penyerakan cahaya dalam cecair dan gas; khususnya, salah satu ciri cahaya bertaburan yang datang dari langit—polarisasinya—telah ditemui. Arago adalah orang pertama yang menemui dan menerokainya. Ini adalah pada tahun 1809. Kemudian, kajian polarisasi cakrawala Babinet, Brewster dan saintis lain mengkaji. Persoalan warna langit begitu menarik perhatian saintis sehinggakan eksperimen yang dijalankan ke atas penyerakan cahaya dalam cecair dan gas, yang mempunyai kepentingan yang lebih luas, telah dijalankan dari sudut pandangan "pembiakan makmal warna biru langit." Tajuk karya menunjukkan ini: "Memodelkan warna biru langit "Brücke atau "Pada warna biru langit, polarisasi cahaya oleh bahan mendung secara umum" oleh Tyndall. Kejayaan daripada eksperimen ini mengarahkan pemikiran saintis cara yang betul- cari sebab warna biru langit berselerak cahaya matahari dalam suasana.

Yang pertama untuk mencipta langsing, ketat teori matematik penyebaran molekul cahaya di atmosfera, adalah saintis Inggeris Rayleigh. Dia percaya bahawa penyebaran cahaya tidak berlaku pada kekotoran, seperti yang difikirkan oleh pendahulunya, tetapi pada molekul udara itu sendiri. Karya pertama Rayleigh mengenai penyerakan cahaya telah diterbitkan pada tahun 1871. Dalam bentuk terakhirnya, teori penyerakannya, berdasarkan sifat elektromagnet cahaya yang ditubuhkan pada masa itu, telah ditetapkan dalam karya “On Light from the Sky, Its Polarization and Color ,” diterbitkan pada tahun 1899 Untuk kerja dalam bidang penyebaran cahaya Rayleigh (nya nama penuh John William Strett, Lord Rayleigh III) sering dipanggil Rayleigh the Scatterer, berbeza dengan anaknya, Lord Rayleigh IV. Rayleigh IV digelar Atmospheric Rayleigh kerana sumbangan besarnya kepada pembangunan fizik atmosfera. Untuk menerangkan warna langit, kami akan mengemukakan hanya satu daripada kesimpulan teori Rayleigh; kami akan merujuk kepada orang lain beberapa kali apabila menerangkan pelbagai fenomena optik. Kesimpulan ini menyatakan bahawa kecerahan, atau keamatan, cahaya berserakan berbeza-beza secara songsang dengan kuasa keempat panjang gelombang kejadian cahaya pada zarah serakan. Oleh itu, penyerakan molekul sangat sensitif terhadap perubahan sedikit pun dalam panjang gelombang cahaya. Sebagai contoh, panjang gelombang sinar ungu (0.4 μm) adalah lebih kurang separuh panjang gelombang sinar merah (0.8 μm). Oleh itu, sinar ungu akan bertaburan 16 kali lebih kuat daripada sinar merah, dan dengan intensiti sinar tuju yang sama akan terdapat 16 kali lebih banyak daripadanya dalam cahaya yang tersebar. Semua sinar berwarna lain bagi spektrum yang boleh dilihat (biru, cyan, hijau, kuning, oren) akan dimasukkan ke dalam cahaya bertaburan dalam kuantiti yang berkadar songsang dengan kuasa keempat panjang gelombang setiap satu daripadanya. Jika sekarang semua sinar bertaburan berwarna dicampur dalam nisbah ini, maka warna campuran sinar bertaburan akan menjadi biru.

Lurus cahaya matahari(iaitu, cahaya yang terpancar terus daripada cakera suria), kehilangan terutamanya sinaran biru dan ungu akibat penyebaran, memperoleh warna kekuningan yang lemah, yang bertambah kuat apabila Matahari turun ke ufuk. Kini sinaran terpaksa menempuh laluan yang lebih panjang dan panjang melalui atmosfera. hidup jalan jauh kehilangan panjang gelombang pendek, iaitu, ungu, biru, cyan, sinar menjadi semakin ketara, dan dalam cahaya langsung Matahari atau Bulan, kebanyakannya sinaran panjang gelombang - merah, oren, kuning - mencapai permukaan Bumi. Oleh itu, warna Matahari dan Bulan mula-mula menjadi kuning, kemudian oren dan merah. Warna merah Matahari dan warna biru langit adalah dua akibat daripada proses penyebaran yang sama. Dalam cahaya langsung, selepas ia melalui atmosfera, kebanyakannya sinar gelombang panjang kekal (Matahari merah), manakala cahaya meresap mengandungi sinar gelombang pendek (langit biru). Oleh itu, teori Rayleigh dengan sangat jelas dan meyakinkan menjelaskan misteri langit biru dan Matahari merah.

penyerakan molekul terma langit