ข้อความของงานวางโดยไม่มีรูปภาพและสูตร
เวอร์ชันเต็มงานมีอยู่ในแท็บ "ไฟล์งาน" ในรูปแบบ PDF

1. บทนำ.

เมื่อเล่นบนถนน ครั้งหนึ่งฉันเคยดึงความสนใจไปที่ท้องฟ้า มันไม่ธรรมดา ไร้ก้นบึ้ง ไม่มีที่สิ้นสุด และสีน้ำเงิน น้ำเงิน! และมีเพียงเมฆที่ปกคลุมสีฟ้านี้เล็กน้อย ฉันสงสัยว่าทำไมท้องฟ้าเป็นสีฟ้า? ฉันจำเพลงของสุนัขจิ้งจอกอลิซได้ทันทีจากเทพนิยายเกี่ยวกับพิน็อกคิโอ“ ท้องฟ้าเป็นสีฟ้า ... !” และบทเรียนภูมิศาสตร์ที่เราศึกษาหัวข้อ “สภาพอากาศ” บรรยายสภาพท้องฟ้าแล้วยังบอกอีกว่า สีฟ้า. แล้วทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าล่ะ? เมื่อฉันกลับถึงบ้าน ฉันถามคำถามนี้กับแม่ เธอบอกฉันว่าเวลามีคนร้องไห้ พวกเขาขอความช่วยเหลือจากสวรรค์ ท้องฟ้าพาน้ำตาของพวกเขาไป มันจึงกลายเป็นสีฟ้าเหมือนทะเลสาบ แต่เรื่องราวของแม่ไม่ตรงกับคำถามของฉัน ฉันตัดสินใจถามเพื่อนร่วมชั้นและครูว่าพวกเขารู้หรือไม่ว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า? นักเรียน 24 คนและครู 17 คนมีส่วนร่วมในการสำรวจ หลังจากประมวลผลแบบสอบถาม ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:

ที่โรงเรียน ในบทเรียนภูมิศาสตร์ ฉันถามคำถามนี้กับครู เธอตอบฉันว่าสีของท้องฟ้าสามารถอธิบายได้ง่ายในแง่ของฟิสิกส์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกระจายตัว จากวิกิพีเดีย ฉันได้เรียนรู้ว่าการกระจายตัวเป็นกระบวนการสลายแสงให้เป็นสเปกตรัม ครูสอนภูมิศาสตร์ Larisa Borisovna แนะนำให้ฉันสังเกตปรากฏการณ์นี้โดยสังเกต และเราก็ไปที่ห้องฟิสิกส์ วาซิลี อเล็กซานโดรวิช ครูสอนวิชาฟิสิกส์ ยินดีที่จะช่วยเราในเรื่องนี้ ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษ ฉันสามารถติดตามว่ากระบวนการกระจายตัวเกิดขึ้นในธรรมชาติได้อย่างไร

เพื่อหาคำตอบว่าเหตุใดท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า เราจึงตัดสินใจทำการศึกษา นี่คือที่มาของแนวคิดสำหรับโปรเจ็กต์ กับหัวหน้างานของฉัน เราได้กำหนดหัวข้อ วัตถุประสงค์ และวัตถุประสงค์ของการศึกษา เสนอสมมติฐาน กำหนดวิธีการวิจัยและกลไกสำหรับการนำความคิดของเราไปปฏิบัติ

สมมติฐาน: พระอาทิตย์ส่งแสงมาที่พื้นโลก และส่วนใหญ่เวลาเรามองดูจะดูขาวเป็นประกาย หมายความว่าท้องฟ้าควรเป็นสีขาวหรือไม่? แต่ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าจริงๆ ในระหว่างการศึกษา เราจะพบคำอธิบายสำหรับความขัดแย้งเหล่านี้

เป้า: หาคำตอบว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า และหาว่าอะไรเป็นตัวกำหนดสีของท้องฟ้า

งาน: 1. ทำความคุ้นเคยกับ วัสดุทางทฤษฎีในหัวข้อนี้

2. ทดลองศึกษาปรากฏการณ์การกระจายตัวของแสง

3. สังเกตสีของท้องฟ้าใน ต่างเวลาวันและสภาพอากาศที่แตกต่างกัน

วัตถุประสงค์ของการศึกษา: ท้องฟ้า

เรื่อง:แสงและสีของท้องฟ้า

วิธีการวิจัย:วิเคราะห์ ทดลอง สังเกต

ขั้นตอนการทำงาน:

1. ทฤษฎี

2. ปฏิบัติ

3. Final: ข้อสรุปในหัวข้อการวิจัย

ความสำคัญในทางปฏิบัติของงาน: สื่อการวิจัยสามารถใช้ในบทเรียนภูมิศาสตร์และฟิสิกส์เป็นโมดูลการเรียนรู้

2. ส่วนหลัก

2.1. ด้านทฤษฎีปัญหา. ปรากฏการณ์ ท้องฟ้าในทางฟิสิกส์

ทำไมท้องฟ้าเป็นสีฟ้า - เป็นการยากที่จะหาคำตอบสำหรับคำถามง่ายๆ เช่นนี้ ขั้นแรก มากำหนดแนวคิดกันก่อน ท้องฟ้าเป็นพื้นที่เหนือพื้นโลกหรือพื้นผิวอื่นใด วัตถุทางดาราศาสตร์. โดยทั่วไป ท้องฟ้ามักจะเรียกว่าพาโนรามาที่เปิดขึ้นเมื่อมองจากพื้นผิวโลก (หรือวัตถุทางดาราศาสตร์อื่นๆ) ในทิศทางของอวกาศ

นักวิทยาศาสตร์หลายคนใช้สมองเพื่อค้นหาคำตอบ Leonardo da Vinci เฝ้าดูไฟในเตาผิงเขียนว่า: "ความสว่างเหนือความมืดกลายเป็นสีฟ้า" แต่ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการผสมผสานระหว่างสีขาวและสีดำทำให้เกิดสีเทา

ข้าว. 1. สมมติฐานของเลโอนาร์โด ดา วินชี

ไอแซก นิวตันเกือบอธิบายสีของท้องฟ้า อย่างไรก็ตาม สำหรับเรื่องนี้ เขาต้องยอมรับว่าหยดน้ำในบรรยากาศนั้นมีผนังบางๆ ราวกับฟองสบู่ แต่ปรากฎว่าหยดเหล่านี้เป็นทรงกลมซึ่งหมายความว่าไม่มีความหนาของผนัง ฟองสบู่ของนิวตันจึงแตก!

ข้าว. 2. สมมติฐานของนิวตัน

วิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดเมื่อประมาณ 100 ปีที่แล้วถูกเสนอโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ลอร์ด จอห์น เรย์ลี แต่ขอเริ่มต้นจากจุดเริ่มต้น ดวงตะวันฉายแสงระยิบระยับ แสงสีขาวดังนั้นสีของท้องฟ้าจึงควรเป็นสีเดิม แต่ก็ยังเป็นสีฟ้าอยู่ เกิดอะไรขึ้นกับแสงสีขาวในบรรยากาศ? มันผ่านชั้นบรรยากาศเหมือนผ่านปริซึมแบ่งออกเป็นเจ็ดสี คุณคงรู้จักแนวเหล่านี้: นักล่าทุกคนอยากรู้ว่าไก่ฟ้านั่งอยู่ที่ไหน ซ่อนอยู่ในข้อเสนอเหล่านี้ ความหมายลึกซึ้ง. พวกเขาเป็นตัวแทนของสีหลักในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้

ข้าว. 3. สเปกตรัมของแสงสีขาว

การแสดงสเปกตรัมตามธรรมชาติที่ดีที่สุดของสเปกตรัมนี้คือรุ้ง

ข้าว. 4 สเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้

แสงที่มองเห็นได้คือ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความยาวคลื่นต่างกัน นอกจากนี้ยังมีแสงที่มองไม่เห็นซึ่งดวงตาของเรามองไม่เห็น เหล่านี้เป็นรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด เรามองไม่เห็นเพราะความยาวของมันยาวหรือสั้นเกินไป การเห็นแสงหมายถึงการรับรู้สีของมัน แต่สีที่เราจะมองเห็นนั้นขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดที่มองเห็นได้คือสีแดง และความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดคือสีม่วง

ความสามารถของแสงในการกระเจิง กล่าวคือ การแพร่กระจายในตัวกลาง ก็ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นด้วย สีแดง คลื่นแสงกระจายสิ่งที่เลวร้ายที่สุด แต่สีฟ้าและสีม่วงมี ความสามารถสูงเพื่อกระจาย

ข้าว. 5. ความสามารถในการกระจายแสง

และในที่สุด เราก็ใกล้จะตอบคำถามของเราแล้ว ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า? ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น สีขาวเป็นส่วนผสมของสีที่เป็นไปได้ทั้งหมด เมื่อชนกับโมเลกุลของแก๊ส ส่วนประกอบสีทั้งเจ็ดของแสงสีขาวจะกระจัดกระจาย ในกรณีนี้ แสงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าจะกระจัดกระจายแย่กว่าแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น ด้วยเหตุนี้สเปกตรัมสีน้ำเงินจึงยังคงอยู่ในอากาศมากกว่าสีแดงถึง 8 เท่า แม้ว่าสีม่วงจะมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่ท้องฟ้าก็ยังคงเป็นสีฟ้าเนื่องจากมีคลื่นสีม่วงและสีเขียวผสมกัน นอกจากนี้ ดวงตาของเรารับรู้สีน้ำเงินได้ดีกว่าสีม่วง โดยมีความสว่างเท่ากันของทั้งคู่ ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นตัวกำหนด โทนสีท้องฟ้า: บรรยากาศเต็มไปด้วยรังสีสีฟ้า - น้ำเงินอย่างแท้จริง

อย่างไรก็ตาม ท้องฟ้าไม่ได้เป็นสีฟ้าเสมอไป ตอนกลางวันจะเห็นฟ้า ฟ้า น้ำเงิน เทา ตอนเย็น - แดง (เอกสารแนบ 1).ทำไมพระอาทิตย์ตกสีแดง? ในช่วงพระอาทิตย์ตก ดวงอาทิตย์เข้าใกล้ขอบฟ้า และลำแสงของดวงอาทิตย์จะพุ่งตรงไปยังพื้นผิวโลกไม่ใช่ในแนวตั้งเหมือนในตอนกลางวัน แต่เป็นมุมหนึ่ง ดังนั้นเส้นทางที่ผ่านชั้นบรรยากาศจึงมีมากมาย นอกจากนี้ที่มันผ่านไปในตอนกลางวันเมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นสูง ด้วยเหตุนี้ สเปกตรัมสีน้ำเงิน-น้ำเงินจึงถูกดูดกลืนในชั้นบรรยากาศก่อนถึงพื้นโลก และคลื่นแสงสีแดงที่ยาวกว่าจะไปถึงพื้นผิวโลก ทำให้ท้องฟ้าเป็นโทนสีแดงและสีเหลือง การเปลี่ยนสีของท้องฟ้ามีความเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนกับการหมุนของโลกรอบแกนของมัน ซึ่งหมายถึงมุมตกกระทบของแสงบนโลก

2.2. ด้านการปฏิบัติ วิธีทดลองในการแก้ปัญหา

ในห้องเรียนฟิสิกส์ ฉันได้รู้จักกับอุปกรณ์สเปกโตรกราฟ Vasily Alexandrovich ครูสอนฟิสิกส์บอกฉันถึงหลักการทำงานของอุปกรณ์นี้ หลังจากนั้นฉันทำการทดลองที่เรียกว่าการกระจายตัวโดยอิสระ ลำแสงสีขาวที่ลอดผ่านปริซึมหักเหและเราเห็นรุ้งบนหน้าจอ (ภาคผนวก 2).ประสบการณ์นี้ช่วยให้ฉันเข้าใจว่าการสร้างธรรมชาติอันน่าอัศจรรย์นี้ปรากฏบนท้องฟ้าอย่างไร ด้วยความช่วยเหลือของสเปกโตรกราฟ นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันสามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบและคุณสมบัติของ สารต่างๆ.

ภาพที่ 1. การสาธิตประสบการณ์การกระจายตัวใน

ห้องเรียนฟิสิกส์

ฉันอยากได้รุ้งที่บ้านด้วย Larisa Borisovna ครูสอนภูมิศาสตร์ของฉันบอกฉันว่าต้องทำอย่างไร ภาชนะแก้วที่มีน้ำ กระจก ไฟฉาย และกระดาษสีขาวกลายเป็นอะนาล็อกของสเปกโตรกราฟ เราใส่กระจกในภาชนะที่มีน้ำใส่กระดาษสีขาวไว้ด้านหลังภาชนะ เรานำแสงของไฟฉายส่องไปที่กระจกเพื่อให้แสงสะท้อนตกบนกระดาษ รุ้งปรากฏบนกระดาษอีกครั้ง! (ภาคผนวก 3).การทดลองทำได้ดีที่สุดในห้องมืด

เราได้กล่าวไปแล้วข้างต้นว่าอันที่จริงแล้วแสงสีขาวประกอบด้วยสีรุ้งทั้งหมดแล้ว ตรวจสอบให้แน่ใจ และเพื่อรวบรวมสีทั้งหมดกลับเป็นสีขาว คุณสามารถสร้างท็อปสีรุ้งได้ (ภาคผนวก 4).หากคุณหมุนอย่างแรง สีจะรวมกันและแผ่นดิสก์จะเปลี่ยนเป็นสีขาว

ถึงอย่างไรก็ตาม คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์การก่อตัวของรุ้ง ปรากฏการณ์นี้ยังคงเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์แสงลึกลับในชั้นบรรยากาศ ดูและสนุก!

3. บทสรุป

เพื่อค้นหาคำตอบของผู้ปกครองที่ถามบ่อย คำถามทารก"ทำไมท้องฟ้าเป็นสีฟ้า" ฉันได้เรียนรู้สิ่งที่น่าสนใจและให้ความรู้มากมายสำหรับตัวเอง ความขัดแย้งในสมมติฐานของเราในปัจจุบันมีคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์:

ความลับทั้งหมดอยู่ที่สีของท้องฟ้าในบรรยากาศของเรา - in เปลือกอากาศดาวเคราะห์โลก

รัศมีสีขาวของดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศแยกออกเป็นรังสีเจ็ดสี

รังสีสีแดงและสีส้มจะยาวที่สุด ในขณะที่รังสีสีน้ำเงินจะสั้นที่สุด

รังสีสีน้ำเงินมาถึงโลกน้อยกว่าส่วนอื่น และด้วยรังสีเหล่านี้ ท้องฟ้าจึงถูกเจาะด้วยสีน้ำเงิน

ท้องฟ้าไม่ได้เป็นสีฟ้าเสมอไป และนี่เป็นเพราะ การเคลื่อนที่ตามแนวแกนโลก.

ในเชิงประจักษ์ เราสามารถเห็นภาพและเข้าใจว่าการกระจายตัวเกิดขึ้นได้อย่างไรในธรรมชาติ บน ชั่วโมงเรียนที่โรงเรียนฉันบอกเพื่อนร่วมชั้นว่าเหตุใดท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าปรากฏการณ์การกระจายตัวสามารถสังเกตได้จากที่ใดใน ชีวิตประจำวัน. ฉันพบการใช้งานจริงหลายประการสำหรับสิ่งนี้ ปรากฏการณ์พิเศษ (ภาคผนวก 5).ในอนาคตฉันอยากจะศึกษาท้องฟ้าให้มากกว่านี้ จะเต็มไปด้วยความลี้ลับมากเพียงใด? ปรากฏการณ์ใดยังคงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศและมีลักษณะอย่างไร? พวกมันส่งผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกอย่างไร? บางทีนี่อาจเป็นหัวข้อของการวิจัยในอนาคตของฉัน

บรรณานุกรม

1. Wikipedia - สารานุกรมเสรี

2. แอลเอ มาลิโคฟ. คู่มืออิเล็กทรอนิกส์ในวิชาฟิสิกส์ "ทัศนศาสตร์เรขาคณิต"

3. Peryshkin A.V. ฟิสิกส์. เกรด 9 หนังสือเรียน. M.: Bustard, 2014, p.202-209

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

5. คลังรูปภาพส่วนตัว "Sky over Golyshmanovo"

เอกสารแนบ 1

"ท้องฟ้าเหนือ Golyshmanovo"(เก็บภาพส่วนตัว)

ภาคผนวก 2

การกระจายแสงโดยใช้สเปกโตรกราฟ

ภาคผนวก 3

การกระจายแสงที่บ้าน

"รุ้ง"

ภาคผนวก 4

สายรุ้ง

ด้านบนที่เหลือ ด้านบนปั่นระหว่างการหมุน

ภาคผนวก 5

การกระจายตัวในชีวิตของคนๆหนึ่ง

ไดมอนด์ไลท์บนเครื่องบิน

ไฟหน้ารถ

ป้ายสะท้อนแสง

แต่มีกี่ตัว สีที่ต่างกันอะไรทำให้สิ่งต่าง ๆ รอบตัวเรามีสีสัน? และ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์หลายคำถามเหล่านี้สามารถตอบได้แล้ว ตัวอย่างเช่น อธิบาย ท้องฟ้าสี.

ในการเริ่มต้น จำเป็นต้องพูดถึงไอแซก นิวตันผู้ยิ่งใหญ่ ผู้ซึ่งสังเกตการสลายตัวของดวงอาทิตย์สีขาวในระหว่างที่มันเคลื่อนผ่าน ปริซึมแก้ว. สิ่งที่เขาเห็นตอนนี้เรียกว่าปรากฏการณ์ การกระจายตัวและภาพหลากสีนั้นเอง - คลื่นความถี่. สีที่ได้จะตรงกับสีของรุ้ง นั่นคือนิวตันสังเกตรุ้งในห้องทดลอง! ต้องขอบคุณการทดลองของเขาเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 ซึ่งทำให้แสงสีขาวเป็นส่วนผสมของสีต่างๆ นอกจากนี้ นิวตันคนเดียวกันยังพิสูจน์ว่าหากแสงที่สลายตัวเป็นสเปกตรัมถูกผสมอีกครั้ง ก็จะได้แสงสีขาว ในศตวรรษที่ 19 พบว่าแสงแพร่กระจายด้วย ความเร็วที่ดีที่ 300,000 กม./วินาที คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า. และเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมาความรู้นี้เสริมด้วยแนวคิดเรื่องควอนตัมของแสง - โฟตอน. ดังนั้นแสงจึงมีลักษณะเป็นคู่ - ทั้งคลื่นและอนุภาค การรวมเข้าด้วยกันนี้ได้กลายเป็นคำอธิบายของปรากฏการณ์มากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สเปกตรัมของการแผ่รังสีความร้อนของวัตถุที่ร้อน อย่างของเราก็คือ

หลังจากการแนะนำนี้ ก็ได้เวลาไปยังหัวข้อของเรา ฟ้าสีคราม...ใครบ้างที่ยังไม่เคยชื่นชมสักครั้งในชีวิต! แต่มันง่ายอย่างนั้นหรือที่จะบอกว่าการกระเจิงของแสงในชั้นบรรยากาศเป็นความผิด? แล้วทำไมสีของท้องฟ้าถึงไม่เป็นสีฟ้าในแสง พระจันทร์เต็มดวง? และทำไมสีฟ้าจึงไม่เหมือนกันในทุกส่วนของท้องฟ้า? เกิดอะไรขึ้นกับสีของท้องฟ้าตอนพระอาทิตย์ขึ้นและตก? ท้ายที่สุดมันสามารถเป็นสีเหลืองและสีชมพูและแม้แต่สีเขียว อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้เป็นคุณสมบัติของการกระเจิง ดังนั้นเราจะพิจารณาในรายละเอียดเพิ่มเติม

คำอธิบายของสีของท้องฟ้าและลักษณะของท้องฟ้าเป็นของ นักฟิสิกส์ภาษาอังกฤษ John William Rayleigh ผู้ศึกษาการกระเจิงของแสง เขาเป็นคนที่ชี้ให้เห็นว่าสีของท้องฟ้าถูกกำหนดโดยการพึ่งพาการกระเจิงของความถี่ของแสง การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ตกกระทบ ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของก๊าซที่ประกอบเป็นอากาศ และเนื่องจากพลังงานของควอนตัมแสง - โฟตอนเพิ่มขึ้นตามความยาวคลื่นของคลื่นแสงที่ลดลงจึงมากที่สุด ผลกระทบที่แข็งแกร่งเกี่ยวกับโมเลกุลของแก๊ส อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น กับอิเล็กตรอนในโมเลกุลเหล่านี้ โฟตอนของส่วนสีน้ำเงินและสีม่วง สเปกตรัมแสง. กำลังมา แรงสั่นสะเทือนอิเล็กตรอนให้พลังงานกลับคืนในรูปของโฟตอนของการแผ่รังสีพลังงานที่นำมาจากคลื่นแสง โฟตอนทุติยภูมิเหล่านี้เท่านั้นที่ปล่อยออกมาในทุกทิศทาง ไม่ใช่แค่ในทิศทางของแสงที่ตกกระทบในตอนแรกเท่านั้น นี่จะเป็นกระบวนการของการกระเจิงของแสง นอกจากนี้ ยังต้องคำนึงถึง การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องอากาศและความผันผวนของความหนาแน่น มิฉะนั้นเราจะได้เห็นท้องฟ้าสีดำ

แล้วกลับมาที่ รังสีความร้อนโทร. พลังงานในสเปกตรัมมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอและอธิบายโดยอาศัยกฎหมายที่จัดตั้งขึ้นโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม วีน สเปกตรัมของดวงอาทิตย์ของเราจะไม่สม่ำเสมอหลังพลังงานของโฟตอน นั่นคือจะมีโฟตอนจากส่วนสีม่วงน้อยกว่าโฟตอนจากสีน้ำเงินและเป็นสีน้ำเงินมากขึ้น หากเราคำนึงถึงสรีรวิทยาของการมองเห็นด้วย กล่าวคือ ความไวสูงสุดของดวงตาต่อสีเขียวอมฟ้า เราก็จะลงเอยด้วยท้องฟ้าสีครามหรือสีฟ้า

ควรคำนึงว่ายิ่งเส้นทางของรังสีสุริยะในชั้นบรรยากาศยาวเท่าไร โฟตอนที่ไม่มีปฏิกิริยาโต้ตอบน้อยลงจากบริเวณสเปกตรัมสีน้ำเงินและสีน้ำเงินยังคงอยู่ในนั้น ดังนั้นสีของท้องฟ้าจึงไม่เท่ากัน และสีตอนเช้าหรือเย็นจะเป็นสีเหลือง-แดง เนื่องจากแสงส่องผ่านชั้นบรรยากาศเป็นทางยาว นอกจากนี้ ฝุ่น ควัน และอนุภาคอื่นๆ ในอากาศยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อการกระเจิงของแสงในชั้นบรรยากาศอีกด้วย ในเรื่องนี้ เราสามารถระลึกถึงภาพวาดที่มีชื่อเสียงของลอนดอนได้ หรือความทรงจำเกี่ยวกับภัยพิบัติในปี พ.ศ. 2426 ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟกรากะตัว เถ้าถ่านจากการปะทุที่ตกลงสู่ชั้นบรรยากาศทำให้เกิดสีฟ้าของดวงอาทิตย์ในหลายประเทศ ภูมิภาคแปซิฟิกรวมทั้งรุ่งอรุณสีแดงที่สังเกตได้ทั่วทั้งโลก แต่ผลกระทบเหล่านี้ได้อธิบายไว้แล้วโดยทฤษฎีอื่น - ทฤษฎีการกระเจิงโดยอนุภาคที่สมส่วนกับความยาวคลื่นของแสง ทฤษฎีนี้เสนอให้โลกรู้โดย Gustav Mie นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน แนวคิดหลัก ee - อนุภาคดังกล่าวเนื่องจากขนาดค่อนข้างใหญ่ทำให้แสงสีแดงกระจายมากกว่าสีน้ำเงินหรือสีม่วง

ดังนั้น สีสันของท้องฟ้าจึงไม่ใช่แค่แรงบันดาลใจของกวีและศิลปินเท่านั้น แต่เป็นผลพวงมาจากความละเอียดอ่อน กฎทางกายภาพซึ่งสามารถเปิดเผยความเป็นอัจฉริยะของมนุษย์ได้

สมมุติฐาน แผนงาน ศึกษาว่าแสงคืออะไร ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสีของตัวกลางโปร่งใสจากมุมตกกระทบของรังสีแสง ให้คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์สำหรับปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ การเปลี่ยนแปลงของสีของท้องฟ้านั้นสัมพันธ์กับมุมของรังสีแสงที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก

ส่วนตามทฤษฎี ทุกคนเห็นว่าสีรุ้งทั้งหมดมีแสงระยิบระยับ ขอบของคริสตัล น้ำค้างหยดเล็กๆ อย่างไร เกิดอะไรขึ้น? ท้ายที่สุดแล้ว รังสีของแสงแดดสีขาวจะตกลงมาบนวัตถุใสไร้สี ปรากฏการณ์เหล่านี้เป็นที่รู้จักของคนมาเป็นเวลานาน เชื่อกันมานานแล้วว่าแสงสีขาวนั้นง่ายที่สุดและสีที่สร้างขึ้นคือ คุณสมบัติพิเศษบางโทร.

พ.ศ. 2408 เจมส์ แม็กซ์เวลล์. สร้างทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงเป็นปี EMW ไฮน์ริช เฮิรตซ์ค้นพบวิธีสร้างและแจกจ่าย EMW

แสงคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นกลุ่มของคลื่นที่มีความยาวต่างกัน ด้วยวิสัยทัศน์ของเรา เรารับรู้ช่วงสั้นๆ ของความยาว EMW เป็นแสง คลื่นเหล่านี้ทำให้เรามีแสงสีขาวร่วมกัน และถ้าเราเลือกบางส่วนของคลื่นจากช่วงเวลานี้ เราก็รับรู้ว่าคลื่นนั้นเป็นแสงที่มีสีบางสี มีทั้งหมดเจ็ดสีหลัก

หลักสูตรของการทดลอง: เราเติมน้ำในภาชนะ (พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ) เติมน้ำนมลงไปในน้ำ (นี่คืออนุภาคฝุ่น) เรานำแสงจากไฟฉายจากด้านบนลงสู่น้ำ นี่คือสีของท้องฟ้าตอนเที่ยง เปลี่ยนมุมตกกระทบของแสงบนน้ำจาก 0 เป็น 90 สังเกตการเปลี่ยนสี

สรุป: การเปลี่ยนแปลงของสีของท้องฟ้าขึ้นอยู่กับมุมที่แสงเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก สีของท้องฟ้าเปลี่ยนระหว่างวันจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง และเมื่อแสงไม่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ค่ำคืนก็มาเยือนที่แห่งนี้บนโลก ในตอนกลางคืน เมื่ออากาศเป็นใจ แสงจากดวงดาวที่อยู่ห่างไกลจะมาถึงเรา และดวงจันทร์ก็ส่องแสงสะท้อนแสง

เราทุกคนต่างเคยชินกับความจริงที่ว่าสีของท้องฟ้าเป็นคุณลักษณะที่แปรผันได้ หมอก เมฆ ช่วงเวลาของวัน ทุกอย่างส่งผลต่อสีของโดมเหนือศีรษะ การเปลี่ยนแปลงในแต่ละวันไม่ได้ครอบครองจิตใจของผู้ใหญ่ส่วนใหญ่ ซึ่งไม่สามารถพูดถึงเด็กได้ พวกเขาสงสัยอยู่เสมอว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าในแง่ของฟิสิกส์ หรืออะไรที่ทำให้พระอาทิตย์ตกเป็นสีแดง มาพยายามทำความเข้าใจกับคำถามที่ไม่ง่ายที่สุดเหล่านี้กัน

เปลี่ยนได้

มันคุ้มค่าที่จะเริ่มต้นด้วยคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าจริง ๆ แล้วท้องฟ้าคืออะไร ที่ โลกโบราณมันถูกมองว่าเป็นโดมที่ปกคลุมโลกจริงๆ อย่างไรก็ตาม ทุกวันนี้แทบไม่มีใครรู้ว่านักสำรวจจะขึ้นไปสูงแค่ไหน เขาก็ไม่สามารถเข้าถึงโดมนี้ได้ ท้องฟ้าไม่ใช่สิ่งของ แต่เป็นภาพพาโนรามาที่เปิดขึ้นเมื่อมองจากพื้นผิวโลก ซึ่งเป็นลักษณะที่ทอจากแสง นอกจากนี้ หากคุณสังเกตจาก จุดต่างๆมันอาจจะดูแตกต่างออกไป ดังนั้น จากสิ่งที่ลอยขึ้นเหนือเมฆ มุมมองที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงจากโลกในเวลานี้

ท้องฟ้าแจ่มใสเป็นสีฟ้า แต่ทันทีที่เมฆเคลื่อนเข้ามา ท้องฟ้าจะกลายเป็นสีเทา มีตะกั่วหรือเป็นสีขาวนวล ท้องฟ้ายามค่ำคืนเป็นสีดำ บางครั้งคุณสามารถเห็นพื้นที่สีแดงบนนั้น นี่คือภาพสะท้อนของแสงประดิษฐ์ของเมือง สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดคือแสงและปฏิกิริยากับอากาศและอนุภาคของสารต่าง ๆ ในนั้น

ธรรมชาติของสี

เพื่อที่จะตอบคำถามว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าจากมุมมองของฟิสิกส์ คุณต้องจำไว้ว่าสีอะไร มันเป็นคลื่น ความยาวที่แน่นอน. แสงที่มาจากดวงอาทิตย์มายังโลกถูกมองว่าเป็นสีขาว แม้แต่จากการทดลองของนิวตัน ก็ยังทราบกันว่าลำแสงของรังสีทั้งเจ็ดคืออะไร: แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง สีต่างกันไปตามความยาวคลื่น สเปกตรัมสีส้มแดงประกอบด้วยคลื่นที่น่าประทับใจที่สุดในพารามิเตอร์นี้ บางส่วนของสเปกตรัมมีลักษณะความยาวคลื่นสั้น การสลายตัวของแสงเป็นสเปกตรัมเกิดขึ้นเมื่อแสงชนกับโมเลกุลของสารต่างๆ ในขณะที่คลื่นบางส่วนสามารถดูดซับได้ และบางส่วนสามารถกระจัดกระจายได้

สอบสวนสาเหตุ

นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามอธิบายว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าในแง่ของฟิสิกส์ นักวิจัยทุกคนพยายามที่จะค้นพบปรากฏการณ์หรือกระบวนการที่กระจายแสงในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ในลักษณะที่มีเพียงสีน้ำเงินเท่านั้นที่มาถึงเรา ผู้สมัครคนแรกสำหรับบทบาทของอนุภาคดังกล่าวคือน้ำ เชื่อกันว่าพวกมันดูดซับแสงสีแดงและส่งผ่านแสงสีน้ำเงิน ส่งผลให้เราเห็นท้องฟ้าสีคราม อย่างไรก็ตาม การคำนวณในภายหลังพบว่าปริมาณโอโซน ผลึกน้ำแข็ง และโมเลกุลของไอน้ำที่อยู่ในชั้นบรรยากาศไม่เพียงพอที่จะทำให้ท้องฟ้ามีสีฟ้า

สาเหตุของมลภาวะ

ในขั้นต่อไปของการวิจัย John Tyndall เสนอว่าฝุ่นจะเล่นบทบาทของอนุภาคที่ต้องการ แสงสีน้ำเงินมีความทนทานต่อการกระเจิงมากที่สุด ดังนั้นจึงสามารถทะลุผ่านฝุ่นทุกชั้นและอนุภาคแขวนลอยอื่นๆ ได้ ทินดอลทำการทดลองที่ยืนยันสมมติฐานของเขา เขาสร้างแบบจำลองหมอกควันในห้องปฏิบัติการและส่องสว่างด้วยแสงสีขาวสว่าง หมอกควันใช้โทนสีน้ำเงิน นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปที่ชัดเจนจากการศึกษาของเขาว่า สีของท้องฟ้าถูกกำหนดโดยอนุภาคฝุ่น กล่าวคือ ถ้าอากาศของโลกสะอาด ก็ไม่ใช่สีฟ้า แต่เป็นท้องฟ้าสีขาวที่ส่องเหนือศีรษะของผู้คน

การศึกษาของพระเจ้า

จุดสุดท้ายเกี่ยวกับคำถามที่ว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า (จากมุมมองของฟิสิกส์) ถูกนำเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ลอร์ด ดี. เรย์ลี เขาพิสูจน์ว่าไม่ใช่ฝุ่นหรือหมอกควันที่วาดพื้นที่เหนือศีรษะของเราในที่ร่มที่เราคุ้นเคย มันอยู่ในอากาศนั่นเอง โมเลกุลของแก๊สดูดซับความยาวคลื่นที่ใหญ่ที่สุดและมีความยาวคลื่นมากที่สุดเทียบเท่ากับสีแดง สีฟ้าจะสลายไป นี่คือสิ่งที่อธิบายในวันนี้ว่าท้องฟ้าสีใดที่เราเห็นในสภาพอากาศแจ่มใส

ผู้สนใจจะสังเกตเห็นว่าตามตรรกะของนักวิทยาศาสตร์ โดมเหนือศีรษะควรเป็นสีม่วง เนื่องจากเป็นสีที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดในช่วงที่มองเห็นได้ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ความผิดพลาด: สัดส่วนของไวโอเล็ตในสเปกตรัมนั้นน้อยกว่าสีน้ำเงินมาก และดวงตาของมนุษย์นั้นไวต่อแสงหลังมากกว่า อันที่จริง สีน้ำเงินที่เราเห็นนั้นเป็นผลมาจากการผสมสีน้ำเงินกับสีม่วงและสีอื่นๆ

พระอาทิตย์ตกและเมฆ

ทุกคนรู้ดีว่าในช่วงเวลาต่างๆ ของวันคุณสามารถมองเห็นได้ สีที่ต่างกันท้องฟ้า. ภาพถ่ายพระอาทิตย์ตกที่สวยงามที่สุดเหนือทะเลหรือทะเลสาบเป็นตัวอย่างที่ดีของสิ่งนี้ เฉดสีแดงและเหลืองทุกเฉดรวมกับสีน้ำเงินและสีน้ำเงินเข้มทำให้เป็นภาพที่น่าจดจำ และอธิบายได้ด้วยการกระเจิงของแสงเช่นเดียวกัน ความจริงก็คือในช่วงพระอาทิตย์ตกและรุ่งสาง รังสีของดวงอาทิตย์จะต้องผ่านชั้นบรรยากาศที่ยาวกว่าในตอนกลางวันมาก ในกรณีนี้ แสงของส่วนสีน้ำเงินแกมเขียวของสเปกตรัมจะกระจัดกระจายใน ด้านต่างๆและเมฆใกล้ขอบฟ้ากลายเป็นสีแดง

เมื่อเมฆปกคลุมท้องฟ้า ภาพก็เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง ไม่สามารถเอาชนะชั้นที่หนาแน่นและ ส่วนใหญ่ของพวกเขาไม่ถึงพื้น รังสีที่ผ่านเมฆมาบรรจบกับหยดน้ำฝนและเมฆ ซึ่งทำให้แสงบิดเบี้ยวอีกครั้ง ผลของการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้ แสงสีขาวจะส่องมายังพื้นโลกหากเมฆมีขนาดเล็ก และเป็นสีเทาเมื่อเมฆที่น่าประทับใจปกคลุมท้องฟ้า และดูดกลืนรังสีบางส่วนเป็นครั้งที่สอง

ท้องฟ้าอื่นๆ

ที่น่าสนใจคือบนดาวดวงอื่น ระบบสุริยะเมื่อมองจากผิวน้ำ จะมองเห็นท้องฟ้า แตกต่างจากโลกมาก บน วัตถุอวกาศปราศจากบรรยากาศรังสีของดวงอาทิตย์ถึงพื้นผิวอย่างอิสระ ส่งผลให้ท้องฟ้าที่นี่เป็นสีดำไม่มีสีใดๆ ภาพดังกล่าวสามารถเห็นได้บนดวงจันทร์ ดาวพุธ และดาวพลูโต

ท้องฟ้าบนดาวอังคารมีสีส้มแดง สาเหตุของสิ่งนี้อยู่ในฝุ่นซึ่งอิ่มตัวด้วยบรรยากาศของโลก มันถูกทาสีด้วยเฉดสีแดงและสีส้มที่แตกต่างกัน เมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นเหนือขอบฟ้า ท้องฟ้าของดาวอังคารจะกลายเป็นสีชมพูอมแดง ในขณะที่ส่วนที่ล้อมรอบดิสก์ของดาวจะกลายเป็นสีน้ำเงินหรือสีม่วงทันที

ท้องฟ้าเหนือดาวเสาร์มีสีเดียวกับโลก ท้องฟ้าอความารีนทอดยาวเหนือดาวยูเรนัส เหตุผลอยู่ในหมอกควันมีเทนที่อยู่ในดาวเคราะห์ชั้นบน

ดาวศุกร์ถูกซ่อนจากสายตาของนักวิจัยด้วยชั้นเมฆหนาทึบ ไม่อนุญาตให้รังสีของสเปกตรัมสีน้ำเงินแกมเขียวไปถึงพื้นผิวโลก ดังนั้นท้องฟ้าที่นี่จึงเป็นสีเหลืองส้มและมีแถบสีเทาตามแนวขอบฟ้า

การศึกษาพื้นที่เหนือศีรษะในเวลากลางวันเผยให้เห็นสิ่งมหัศจรรย์ไม่น้อยไปกว่าการศึกษาท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว การทำความเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในก้อนเมฆและเบื้องหลังจะช่วยให้เข้าใจเหตุผลของสิ่งที่คนทั่วไปคุ้นเคย อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่สามารถอธิบายได้ทันที

คำอธิบายง่ายๆ

ท้องฟ้าคืออะไร?

ท้องฟ้าเป็นอนันต์ สำหรับประเทศใด ๆ ท้องฟ้าเป็นสัญลักษณ์ของความบริสุทธิ์เพราะเชื่อว่าพระเจ้าอาศัยอยู่ที่นั่น ผู้คนต่างแหงนมองฟ้า ขอฝน หรือกลับตะวัน นั่นคือท้องฟ้าไม่ใช่แค่อากาศ ท้องฟ้าเป็นสัญลักษณ์ของความบริสุทธิ์และความบริสุทธิ์

ท้องฟ้า -มันเป็นเพียงอากาศ อากาศธรรมดาที่เราหายใจเข้าไปทุกวินาที สิ่งที่มองไม่เห็นและจับต้องไม่ได้ เพราะมันโปร่งใสและไร้น้ำหนัก แต่เราสูดอากาศที่โปร่งใส ทำไมมันถึงได้สีฟ้าแบบนั้น? อากาศประกอบด้วยธาตุต่างๆ ได้แก่ ไนโตรเจน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์,ไอน้ำ,ฝุ่นละอองต่างๆที่มีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา.

จากมุมมองของฟิสิกส์

ในทางปฏิบัติ ดังที่นักฟิสิกส์กล่าวไว้ว่า ท้องฟ้าเป็นเพียงอากาศ ซึ่งถูกแต่งแต้มด้วยรังสีของดวงอาทิตย์ พูดง่ายๆ ก็คือ ดวงอาทิตย์ส่องแสงมายังพื้นโลก แต่ด้วยเหตุนี้ รังสีของดวงอาทิตย์จึงต้องผ่านชั้นอากาศขนาดใหญ่ที่ห่อหุ้มโลกอย่างแท้จริง ดังนั้นเมื่อแสงตะวันมีหลายสี หรือมากกว่าสีรุ้งเจ็ดสี สำหรับผู้ที่ไม่รู้จัก ควรระลึกไว้ว่ารุ้งทั้งเจ็ดสี ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม ม่วง

ยิ่งกว่านั้น แต่ละรังสีมีสีเหล่านี้ทั้งหมด และเมื่อมันผ่านชั้นอากาศนี้ มันจะพ่นสีรุ้งที่ต่างกันไปในทุกทิศทาง แต่สีน้ำเงินส่วนใหญ่กระจายไปทั้งหมด เนื่องจากท้องฟ้าได้สีฟ้ามา อธิบายสั้น ๆ ว่าท้องฟ้าสีครามเป็นละอองที่ทำให้ลำแสงถูกทาสีด้วยสีนี้

และบนดวงจันทร์

ไม่มีบรรยากาศ ดังนั้นท้องฟ้าบนดวงจันทร์จึงไม่ใช่สีฟ้า แต่เป็นสีดำ นักบินอวกาศที่ขึ้นสู่วงโคจรเห็นท้องฟ้าสีดำ-ดำ ซึ่งดาวเคราะห์และดวงดาวเป็นประกายระยิบระยับ แน่นอน ท้องฟ้าบนดวงจันทร์ดูสวยงามมาก แต่ฉันก็ยังไม่อยากเห็นท้องฟ้าสีดำที่อยู่เหนือหัวฉันตลอดเวลา

ท้องฟ้ากำลังเปลี่ยนสี

ท้องฟ้าไม่ได้เป็นสีฟ้าเสมอไป มันมักจะเปลี่ยนสี ทุกคนคงสังเกตเห็นว่าบางครั้งมันก็เป็นสีขาวบางครั้งก็เป็นสีน้ำเงินอมดำ ... ทำไมล่ะ? ตัวอย่างเช่น ในตอนกลางคืน เมื่อดวงอาทิตย์ไม่ส่งแสงออกไป เราเห็นท้องฟ้าไม่เป็นสีฟ้า บรรยากาศดูเหมือนโปร่งแสงสำหรับเรา และผ่านอากาศที่โปร่งใส บุคคลสามารถเห็นดาวเคราะห์และดวงดาวได้ และในระหว่างวัน สีฟ้าจะซ่อนพื้นที่ลึกลับจากการสอดรู้สอดเห็นอีกครั้งได้อย่างน่าเชื่อถือ

สมมติฐานต่างๆ ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า? (สมมติฐานของเกอเธ่, นิวตัน, XVIIIค. เรย์ลี่)

สมมติฐานใดที่ไม่ได้ถูกหยิบยกมาอธิบายในเวลาที่ต่างกันเพื่ออธิบายสีของท้องฟ้า เลโอนาร์โด ดา วินชี มองดูควันที่ตัดกับพื้นหลังของเตาผิงสีเข้มกลายเป็นสีน้ำเงินว่า “... ความสว่างเหนือความมืดกลายเป็นสีน้ำเงิน ยิ่งสวยงาม แสงและความมืดก็ยอดเยี่ยมยิ่งขึ้น” ในมุมมองเดียวกันโดยประมาณ ถูกจัดขึ้น เกอเธ่ซึ่งไม่เพียงแต่ทั่วโลก กวีชื่อดังแต่ยังใหญ่ที่สุด นักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของเวลาของเขา อย่างไรก็ตาม คำอธิบายเกี่ยวกับสีของท้องฟ้านี้กลับกลายเป็นว่าไม่สามารถป้องกันได้ เนื่องจากเมื่อเห็นได้ชัดว่าภายหลัง การผสมสีดำและสีขาวสามารถให้โทนสีเทาเท่านั้น ไม่ใช่สี สีฟ้าควันจากเตาผิงเกิดจากกระบวนการที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

หลังจากพบการรบกวนโดยเฉพาะในฟิล์มบาง นิวตันพยายามใช้การรบกวนเพื่ออธิบายสีของท้องฟ้า ในการทำเช่นนี้ เขาต้องยอมรับว่าหยดน้ำอยู่ในรูปของฟองอากาศที่มีผนังบาง เช่น ฟองสบู่ แต่เนื่องจากหยดน้ำที่บรรจุอยู่ในชั้นบรรยากาศเป็นทรงกลมจริงๆ สมมติฐานนี้จึง "แตก" ราวกับฟองสบู่ในไม่ช้า

นักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 18 Mariotte, Bouguer, ออยเลอร์คิดว่าสีฟ้าของท้องฟ้าเป็นเพราะสีของมันเอง ส่วนประกอบอากาศ. คำอธิบายนี้แม้จะได้รับการยืนยันในภายหลังแล้วในศตวรรษที่ 19 เมื่อได้มีการจัดตั้งขึ้นว่า ออกซิเจนเหลวเป็นสีน้ำเงิน และโอโซนเหลวเป็นสีน้ำเงิน ใกล้ที่สุด คำอธิบายที่ถูกต้องท้องฟ้าสีครามขึ้นมา OB ไส้กรอก. เขาเชื่อว่าถ้าอากาศบริสุทธิ์จริง ๆ ท้องฟ้าก็จะเป็นสีดำ แต่อากาศมีสิ่งเจือปนที่สะท้อนเป็นสีน้ำเงินเป็นส่วนใหญ่ (โดยเฉพาะไอน้ำและหยดน้ำ) ภายในครึ่งหลังของศตวรรษที่ XIX วัสดุทดลองจำนวนมากสะสมจากการกระเจิงของแสงในของเหลวและก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณลักษณะหนึ่งของแสงกระจัดกระจายที่มาจากท้องฟ้าซึ่งก็คือโพลาไรเซชันถูกค้นพบ Arago เป็นคนแรกที่ค้นพบและสำรวจมัน นี่คือในปี พ.ศ. 2352 ต่อมา การศึกษาโพลาไรเซชัน หลุมฝังศพของสวรรค์มีส่วนร่วมใน Babinet, Brewster และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ คำถามเกี่ยวกับสีของท้องฟ้าดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ว่าการทดลองอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการกระเจิงของแสงในของเหลวและก๊าซซึ่งมีความหมายกว้างกว่ามากได้ดำเนินการจากมุมมองของ "การทำสำเนาในห้องปฏิบัติการของสีน้ำเงิน สีของท้องฟ้า” สิ่งนี้ยังระบุด้วยชื่อผลงาน: “การจำลองสีฟ้าของท้องฟ้า "Brucke หรือ "บนสีฟ้าของท้องฟ้า โพลาไรเซชันของแสงโดยสสารที่มีเมฆมากโดยทั่วไป" โดย Tyndall . ความสำเร็จของการทดลองเหล่านี้นำความคิดของนักวิทยาศาสตร์ไปสู่ ทางที่ถูก-- หาสาเหตุท้องฟ้าสีฟ้าเป็นกระเจิง แสงแดดในบรรยากาศ

เจ้าแรกที่จะสร้างเรียวที่เข้มงวด ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์การกระเจิงของแสงในระดับโมเลกุลในบรรยากาศคือ Rayleigh นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เขาเชื่อว่าการกระเจิงของแสงไม่ได้เกิดขึ้นกับสิ่งเจือปนอย่างที่บรรพบุรุษของเขาคิด แต่เกิดขึ้นกับโมเลกุลของอากาศเอง งานแรกของ Rayleigh เกี่ยวกับการกระเจิงของแสงได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2414 ในรูปแบบสุดท้ายทฤษฎีการกระเจิงของเขาซึ่งขึ้นอยู่กับธรรมชาติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงซึ่งจัดตั้งขึ้นในเวลานั้นได้ถูกนำเสนอในงาน "บนแสงจากท้องฟ้าโพลาไรซ์ของมัน และสี" ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2442 สำหรับผลงานเรื่องการกระจายแสงเรย์ลี (his ชื่อเต็ม John William Strett, Lord Rayleigh III) มักถูกเรียกว่า Rayleigh the Scatterer ตรงกันข้ามกับ Lord Rayleigh IV ลูกชายของเขา Rayleigh IV สำหรับผลงานอันยิ่งใหญ่ของเขาในการพัฒนาฟิสิกส์บรรยากาศเรียกว่า Rayleigh Atmospheric ในการอธิบายสีของท้องฟ้า เราจะยกตัวอย่างเพียงข้อสรุปเดียวของทฤษฎีของ Rayleigh เราจะอ้างอิงถึงคนอื่น ๆ หลายครั้งเมื่ออธิบายต่างๆ ปรากฏการณ์ทางแสง. ข้อสรุปนี้ระบุว่าความสว่างหรือความเข้มของแสงที่กระเจิงจะแปรผกผันกับกำลังที่สี่ของความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบบนอนุภาคที่กระเจิง ดังนั้นการกระเจิงของโมเลกุลจึงไวอย่างยิ่งต่อการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นของแสงเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ความยาวคลื่นของรังสีสีม่วง (0.4 ไมครอน) มีความยาวคลื่นประมาณครึ่งหนึ่งของรังสีสีแดง (0.8 ไมครอน) ดังนั้นรังสีไวโอเลตจะกระจัดกระจายแรงกว่าสีแดง 16 เท่า และด้วยความเข้มที่เท่ากันของรังสีที่ตกกระทบ รังสีที่ตกกระทบก็จะมีจำนวนมากขึ้น 16 เท่าในแสงที่กระจัดกระจาย รังสีสีอื่นๆ ทั้งหมดของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (สีน้ำเงิน ฟ้า เขียว เหลือง ส้ม) จะถูกรวมไว้ในแสงที่กระจัดกระจายเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังที่สี่ของความยาวคลื่นของแสงแต่ละดวง ถ้าตอนนี้รังสีที่กระจัดกระจายสีทั้งหมดผสมกันในอัตราส่วนดังกล่าว สีของส่วนผสมของรังสีที่กระจัดกระจายจะเป็นสีน้ำเงิน

ตรง แสงแดด(กล่าวคือ แสงที่เล็ดลอดออกมาจากจานสุริยะโดยตรง) สูญเสียรังสีสีน้ำเงินและสีม่วงเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการกระเจิง ได้สีเหลืองจางๆ ซึ่งจะเข้มขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนลงสู่ขอบฟ้า ตอนนี้รังสีต้องเดินทางในชั้นบรรยากาศที่ยาวขึ้นและยาวขึ้น บน ทางยาวการสูญเสียคลื่นสั้นเช่นสีม่วง, สีฟ้า, สีฟ้า, รังสีจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนขึ้นเรื่อย ๆ และในแสงโดยตรงของดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์รังสีคลื่นยาวที่โดดเด่น - แดง, ส้ม, เหลือง - ไปถึงพื้นผิวโลก ดังนั้นสีของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จึงกลายเป็นสีเหลืองก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นสีส้มและสีแดง สีแดงของดวงอาทิตย์และสีฟ้าของท้องฟ้าเป็นผลสืบเนื่องสองประการของกระบวนการกระเจิงเดียวกัน ในแสงโดยตรง หลังจากที่มันผ่านความหนาของชั้นบรรยากาศ รังสีคลื่นยาว (ดวงอาทิตย์สีแดง) ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ รังสีคลื่นสั้น (ท้องฟ้าสีฟ้า) จะตกสู่แสงกระจัดกระจาย ดังนั้นทฤษฎีของ Rayleigh จึงอธิบายปริศนาของท้องฟ้าสีครามและดวงอาทิตย์สีแดงได้อย่างชัดเจนและน่าเชื่อถือ

การกระเจิงของโมเลกุลด้วยความร้อนบนท้องฟ้า