Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версіяроботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

1. Введення.

Граючи на вулиці, я одного разу звернув увагу на небо, воно було незвичайне: бездонне, нескінченне та блакитне, блакитне! І лише хмари трохи прикривали цей блакитний колір. Я задумався, а чому небо пофарбоване у блакитний колір? Відразу згадалася пісенька лисиці Аліси з казки про Буратіно «Яке небо блакитне…!» і урок географії, де ми, вивчаючи тему «Погода», описували стан неба, і теж говорили, що воно блакитного кольору. То все-таки, чому небо блакитне? Прийшовши додому, я поставив це питання мамі. Вона мені розповіла, що, коли люди плачуть, вони просять у неба допомоги. Небо забирає їх сльозинки, тому воно як озеро стає блакитним. Але розповідь мами не задовольнила моє запитання. Я вирішив з'ясувати у своїх однокласників та вчителів, чи знають вони, чому небо блакитне? В анкетуванні взяли участь 24 учні та 17 педагогів. Опрацювавши анкети, отримали такі результати:

У школі на уроці географії це питання я поставив вчителю. Вона мені відповіла, що колір неба можна легко пояснити з погляду фізики. Це називається дисперсією. З вікіпедії я дізнався, що дисперсія – це процес розкладання світла на спектр. Вчитель з географії Лариса Борисівна запропонувала мені поспостерігати за цим явищем досвідченим шляхом. І ми вирушили до кабінету фізики. Василь Олександрович, викладач фізики, нам охоче погодився в цьому допомогти. За допомогою спеціального обладнання мені вдалося простежити, як відбувається процес дисперсії в природі.

Для того, щоб знайти відповідь на питання, чому небо блакитне ми вирішили провести дослідження. Так виникла ідея написання проекту. З моїм керівником ми визначили тему, мету та завдання дослідження, висунули гіпотезу, визначили методи дослідження та механізми реалізації нашої ідеї.

Гіпотеза: Світло на Землю посилає Сонце і найчастіше, коли ми дивимося на нього, воно нам здається сліпучо білим. Значить, і небо має бути білого кольору? Але насправді небо синє. У результаті дослідження знайдемо пояснення цим протиріччям.

Ціль: знайти відповідь на питання, чому небо блакитне та з'ясувати, від чого залежить його колір.

Завдання: 1. Ознайомитись з теоретичним матеріаломпо темі

2. Експериментально вивчити явище дисперсії світла

3. Поспостерігати за кольором неба в різний часдіб та за різної погоди

Об'єкт дослідження: небо

Предмет:світло та колір неба

Методи дослідження:аналіз, експеримент, спостереження

Етапи роботи:

1. Теоретичний

2. Практичний

3. Заключний: висновки на тему дослідження

Практичне значення роботи: матеріали дослідження можна використовувати на уроках географії та фізики як навчальний модуль.

2. Основна частина.

2.1. Теоретичні аспектипроблеми. Явище синього небаз погляду фізики

Чому небо блакитне – дуже важко знайти відповідь на таке просте запитання. Спочатку дамо визначення поняття. Небо – простір над Землею чи поверхнею будь-якого іншого астрономічного об'єкта. У цілому нині, небом зазвичай називають панораму, що відкривається при погляді із Землі (чи іншого астрономічного об'єкта) у бік космосу.

Багато вчених ламали собі голови у пошуках відповіді. Леонардо да Вінчі, спостерігаючи за вогнем у каміні, писав: «Світло поверх темряви стає синім». Але сьогодні відомо, що злиття білого та чорного кольору дає сірий колір.

Рис. 1. Гіпотеза Леонардо да Вінчі

Ісаак Ньютон майже пояснив колір неба, правда, для цього йому довелося припустити, що краплі води, що містяться в атмосфері, мають тонкі стінки на кшталт мильних бульбашок. Але виявилося, що ці краплі є сферами, отже, немає товщини стінки. Так мильна бульбашка Ньютона і луснула!

Рис. 2. Гіпотеза Ньютона

Найкраще вирішення проблеми близько 100 років тому запропонував англійський фізик лорд Джон Релей. Але розпочнемо спочатку. Сонце випромінює сліпуче білий світ, значить і колір неба має бути таким самим, але воно все-таки блакитне. Що відбувається з білим світлом у атмосфері? Він, проходячи через атмосферу, як через призму, розпадається на сім кольорів. Вам, напевно, відомі ці рядки: кожен мисливець хоче знати, де сидить фазан. У цих пропозиціях прихований глибокий зміст. Вони представляють нам основні кольори у спектрі видимого світла.

Рис. 3. Спектр білого світла.

Найкраща природна демонстрація цього спектру, звичайно ж, веселка.

Рис. 4 Спектр видимого світла

Видимий світло - це електромагнітне випромінюванняхвилі якого мають різну довжину. Є і не видиме світло, його наше око не сприймає. Це ультрафіолетовий та інфрачервоний. Ми його не бачимо, тому що його довжина або надто велика, або надто мала. Бачити світло, значить сприймати його колір, а ось який колір ми побачитимемо, залежить від довжини хвилі. Найдовші видимі хвилі – червоні, а найкоротші – фіолетові.

Від довжини хвилі залежить ще й здатність світла до розсіювання, тобто до поширення в середовищі. Червоні світлові хвилірозсіюються гірше за всіх, а ось синій і фіолетовий кольори мають високою здатністюдо розсіювання.

Рис. 5. Здатність світла до розсіювання

І, нарешті, ми наблизилися впритул до відповіді на наше запитання, а чому ж небо блакитне? Як уже говорилося вище, білий колір- це суміш усіх можливих кольорів. при зіткненні з молекулою газу, кожен із семи колірних компонентів білого світла розсіюється. При цьому світло з довшими хвилями розсіюється гірше, ніж світло з короткими хвилями. Через це у повітрі залишається у 8 разів більше синього спектру, ніж червоного. Хоча найкоротша хвиля у фіолетового кольору, небо все одно здається блакитним через змішування фіолетових та зелених хвиль. Крім того, наші очі краще сприймають блакитний колір, ніж фіолетовий, за однакової яскравості обох. Саме ці факти й визначають колірну гамунеба: атмосфера буквально наповнена променями синьо-блакитного кольору.

Однак небо блакитне не завжди. Протягом дня ми бачимо небо синім, блакитним, сірим, увечері – червоним (Додаток 1).Чому захід сонця червоний? Під час заходу сонця Сонце наближається до горизонту, і сонячний промінь спрямований до Землі не вертикально, як удень, а під кутом. Тому шлях, який він проходить через атмосферу, набагато більш тогощо він проходить вдень, коли Сонце стоїть високо. Через це синьо-блакитний спектр поглинається в атмосфері, не доходячи до Землі, а довші світлові хвилі червоного спектру сягають поверхні Землі, забарвлюючи небо в червоні та жовті тони. Зміна кольору небо вочевидь пов'язані з обертанням Землі навколо своєї осі, отже кутом падіння світла Землю.

2.2. Практичні аспекти Експериментальний шлях вирішення проблеми

У кабінеті фізики я познайомився з приладом спектрографа. Василь Олександрович, вчитель фізики, розповів мені принцип роботи даного приладу, після чого я самостійно провів досвід, який називається дисперсія. Промінь білого світла, проходячи через призму, заломлюється і на екрані ми бачимо веселку (Додаток 2).Цей досвід допоміг мені зрозуміти, як на небі з'являється цей дивовижний витвір природи. За допомогою спектрографа вчені сьогодні можуть отримувати інформацію про склад та властивості різних речовин.

Фото 1. Демонстрація досвіду дисперсії у

кабінеті фізики

Отримати веселку мені захотілося й у домашніх умовах. Мій учитель географії, Лариса Борисівна розповіла, як це можна зробити. Аналогом спектрографа стали скляна ємність із водою, дзеркало, ліхтарик та білий аркуш паперу. У ємність із водою поміщаємо дзеркало, ззаду ємності ставимо білий аркуш паперу. Направляємо на дзеркало світло ліхтарика так, щоб відбите світло падало на папір. На аркуші паперу знову з'явилася веселка! (Додаток 3).Досвід краще проводити у затемненій кімнаті.

Ми вже говорили вище, що біле світло по суті вже містить у собі всі кольори веселки. Переконатися в цьому і, зібрати всі кольори назад у білий, можна зробивши райдужний дзига (Додаток 4).Якщо його сильно розкрутити, кольори зливатимуться і диск набуде білого кольору.

Незважаючи на наукове поясненняУтворення веселки, це явище залишається одним із загадкових оптичних видовищ в атмосфері. Дивіться та насолоджуйтесь!

3. Висновок

У пошуках відповіді на так часто задається батькам дитяче питання«Чому небо блакитне?» я дуже багато дізнався для себе цікавого та повчального. Суперечності в нашій гіпотезі сьогодні мають наукове пояснення:

Весь секрет у кольорі неба у нашій атмосфері - у повітряній оболонціпланети Земля.

Білий промінь сонця, проходячи через атмосферу, розпадається на промені семи кольорів.

Червоні та помаранчеві промені – найдовші, а блакитні – найкоротші.

Блакитні промені менше за інші досягають Землі, і небо виявляється завдяки цим променям пронизане блакитним кольором.

Небо не завжди пофарбоване в блакитний колір і це пов'язано з осьовим рухомЗемлі.

Досвідченим шляхом нам вдалося наочно уявити та зрозуміти, як відбувається дисперсія у природі. на класній годиніу школі я розповів своїм однокласникам, чому небо має блакитний колір. Також було цікаво дізнатися, де можна спостерігати явище дисперсії у нашій повсякденному житті. Я знайшов кілька практичних областей застосування цього унікального явища (Додаток 5).Надалі мені хотілося б і надалі вивчати небо. Скільки ще воно таїть у собі загадок? Які явища ще відбуваються в атмосфері і яка їхня природа? Як вони впливають на людину та все живе на Землі? Можливо, це будуть теми моїх майбутніх досліджень.

Список літератури

1. Вікіпедія – вільна енциклопедія

2. Л.А. Малікова. Електронний посібникз фізики «Геометрична оптика»

3. Перишкін А.В. фізика. 9 клас. Підручник М: Дрофа, 2014, с.202-209

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

5. Особистий фото-архів «Небо над Голишмановим»

Додаток 1.

«Небо над Голишмановим»(особистий фото архів)

Додаток 2.

Дисперсія світла за допомогою спектрографа

Додаток 3.

Дисперсія світла в домашніх умовах

«райдуга»

Додаток 4.

Райдужний дзига

Дзига в стані спокою Дзига в процесі обертання

Додаток 5.

Дисперсія у житті людини

Діамант Вогні на борту літака

Фари автомобіля

Світловідбивні знаки

Але скільки існує різних кольорів, що робить навколишні речі кольоровими? І наукове пізнаннябагато таких питань вже може дати відповідь. Наприклад, пояснити колір неба.

Для початку потрібно буде згадати про великого Ісаака Ньютона, який спостерігав розкладання білого сонячного при проходженні його через скляну призму. Те, що він побачив, тепер називається явищем дисперсії, а сама різнокольорова картина – спектр. Отримані кольори точно відповідали кольорам веселки. Тобто Ньютон спостерігав веселку в лабораторії! Саме завдяки його дослідам наприкінці 18 століття було встановлено, що біле світло є сумішшю різних кольорів. Причому той самий Ньютон довів, що якщо розкладене в спектр світло знову змішати, то вийде біле світло. У 19 столітті було показано, що світло - це поширення з величезною швидкістюу 300 000 км/с електромагнітні хвилі. А вже на початку минулого століття ці знання були доповнені ідеєю кванта світла. фотона. Таким чином, світло має подвійну природу – і хвилі, і частки. Це об'єднання стало поясненням багатьох явищ, зокрема, спектра теплового випромінювання нагрітих тіл. Таких, яким є і наше.

Після такого вступу настав час перейти до нашої теми. Блакитний колір неба... Хто не захоплювався ним хоча б кілька разів у житті! Але чи так просто сказати, що в усьому виною розсіювання світла в атмосфері? А чому тоді колір неба не блакитний при світлі повного місяця? А чому блакитний колір не однаковий на всіх ділянках піднебіння? А що трапляється з кольором неба при сході та заході Сонця? Адже воно може бути і жовтого, і рожевого, і навіть зеленого кольору. Але все ж таки це особливості розсіювання. Тож розглянемо його докладніше.

Пояснення кольору піднебіння та його особливостей належить англійського фізикаДжону Вільяму Релею, який вивчав розсіювання світла. Саме він зазначив, що колір неба визначається залежністю розсіювання від частоти світла. Випромінювання Сонця, потрапляючи в , взаємодіє з молекулами газів, що входять до складу повітря. Оскільки енергія світлового кванта - фотона збільшується зі зменшенням довжини світлової хвилі, то найбільше сильний впливна молекули газів, точніше – на електрони в цих молекулах, надають фотони блакитної та фіолетової частини світлового спектру. Прийшовши в вимушені коливання, Електрони віддають у вигляді фотона випромінювання взяту у світлової хвилі енергію. Тільки ці вторинні фотони вже випромінюються в усіх напрямках, а не тільки в напрямку світла, що спочатку падає. Це буде процесом розсіювання світла. Крім цього, потрібно враховувати і постійний рухповітря, та флуктуацію його щільності. Інакше ми спостерігали б чорне небо.

А тепер повернемося до теплового випромінюваннятел. Енергія у його спектрі розподілена нерівномірно і описується з урахуванням законів, встановлених німецьким фізиком Вільгельмом Вином. Так само нерівномірним за енергіями фотонів буде і спектр нашого Сонця. Тобто фотонів фіолетової його частини буде набагато менше, ніж фотонів із блакитної і тим більше синьої. Якщо врахувати ще фізіологію зору, а саме максимальну чутливість нашого ока до синьо-зеленого кольору, то ми отримуємо небо блакитного або синього кольору.

Слід врахувати, що чим довший шлях сонячного променя в атмосфері, тим менше в ньому залишається фотонів, що не провзаємодіяли, з блакитної та синьої області спектру. Тому колір неба нерівномірний, а ранковий або вечірній кольори жовто-червоні через велику дорогу світла через атмосферу. Крім цього, пил, дим, інші частинки, що містяться у повітрі, також сильно впливають на розсіювання світла в атмосфері. На цю тему можна згадати знамениті лондонські картини. Або спогади про катастрофу 1883 року, що трапилася під час виверження вулкана Кракатау. Попіл від виверження, що потрапив в атмосферу, зумовив синюватий колір Сонця в багатьох країнах тихоокеанського регіону, а також червоні зорі, що спостерігалися по всій землі. Але ці ефекти вже пояснюються іншою теорією – теорією розсіювання на частках, порівнянних із довжиною світлової хвилі. Цю теорію запропонував світові німецький фізик Густав Мі. Головна ідеяїї - такі частинки внаслідок своїх відносно великих розмірів сильніше розсіюють червоне світло, а не синє або фіолетове.

Таким чином, колір неба – не просто джерело натхнення для поетів та художників, а наслідок тонких фізичних законів, які вдалося розкрити людському генію

Гіпотеза: План роботи: Вивчити, що являє собою світло; Дослідити зміну кольору прозорого середовища від кута падіння світлових променів; Дати наукове пояснення явищу, що спостерігається Зміни кольору неба пов'язано з кутом попадання світлових променів в атмосферу Землі.

Теоретична частина Усі бачили, як переливаються всіма кольорами веселки, грані кришталю, дрібні краплі роси. Що ж відбувається? Адже на прозорі безбарвні тіла падають промені білого сонячного світла. Ці явища відомі людям давно. Довгий час вважалося, що біле світло найпростіше, а створювані кольори – це особливі властивостідеяких тіл.

1865 рік. Джеймс Максвелл. Створив теорію електромагнітних хвиль. Світло- це ЕМВ рік. Генріх Герц відкрив спосіб створення та поширення ЕМВ.

Світло - це електромагнітні хвилі, що представляють сукупність хвиль, що мають різну довжину. Нашим зором ми сприймаємо невеликий інтервал довжин ЕМВ як світло. Усі разом ці хвилі дають нам біле світло. А якщо виділити якусь частину хвиль з цього інтервалу, то ми сприймаємо їх як світло, яке має якесь забарвлення. Усього виділяють сім основних кольорів.

Хід експерименту: Наповнюємо контейнер (акваріум) водою; Додаємо у воду трохи молока (це частинки пилу) Спрямовуємо світло від ліхтарика зверху на воду; Це колір неба опівдні. Змінюємо кут падіння світла на воду від 0 до 90. Спостерігаємо за зміною кольору.

Висновок: Зміна кольору піднебіння залежить від кута, під яким світлові промені потрапляють в атмосферу Землі. Колір піднебіння змінюється протягом доби від блакитного до червоного. А коли світло не потрапляє в атмосферу, то тут Землі настає ніч. Вночі за сприятливої ​​погоди до нас доходить світло від далеких зірок і світить відбитим світлом Місяць.

Ми всі звикли, що колір неба – характеристика непостійна. Туман, хмари, доба — все впливає на забарвлення купола над головою. Щоденна її зміна не займає уми більшості дорослих, чого не можна сказати про дітей. Вони постійно цікавляться тим, чому небо блакитне з погляду фізики або що забарвлює захід сонця в червоний. Спробуємо розібратися в цих найпростіших питаннях.

Мінлива

Почати варто з відповіді на питання про те, що, власне, небо є. У стародавньому світівоно бачилося справді як купол, що накриває Землю. Сьогодні, однак, навряд чи хтось не знає, що на яку б висоту не піднявся цікавий дослідник, досягти цього купола він не зможе. Небо - це не річ, а, швидше, панорама, що відкривається при погляді з поверхні планети, якась видимість, зіткана зі світла. Причому якщо спостерігати з різних точок, може виглядати інакше. Так, з того, що піднялося над хмарами, відкривається зовсім інший вигляд, ніж із землі в цей час.

Ясно небо — блакитне, але варто набігти хмарам — і воно стає сірим, свинцевим чи брудно-білим. Нічне небо – чорне, іноді на ньому можна помітити рудуваті ділянки. Це відсвіт штучного освітлення міста. Причина всіх подібних змін - світло та його взаємодія з повітрям та частинками різних речовин у ньому.

Природа кольору

Для того щоб відповісти на питання про те, чому небо блакитне з погляду фізики, потрібно згадати про те, що є кольором. Це хвиля певної довжини. Світло, що йде від Сонця до Землі, бачиться як біле. Ще з експериментів Ньютона відомо, що являє собою пучок із семи променів: червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього та фіолетового. Кольори відрізняються довжиною хвилі. Червоно-жовтогарячий спектр включає хвилі, найбільш значні за цим параметром. Частини спектру характеризуються короткою довжиною хвилі. Розкладання світла на спектр відбувається при зіткненні його з молекулами різних речовин, причому частина хвиль може бути поглинена, а частина — розсіяна.

Дослідження причини

Багато вчених намагалися пояснити, чому небо блакитне, з погляду фізики. Усі дослідники прагнули виявити явище чи процес, що у атмосфері планети розсіює світло в такий спосіб, що у результаті до нас доходить лише блакитний. Першими кандидатами на роль таких частинок були і води. Вважалося, що саме вони поглинають червоне світло та пропускають блакитне, а в результаті ми бачимо небо синього кольору. Підрахунки, що послідували, однак, показали, що тієї кількості озону, кристалів льоду і молекул водяної пари, яка є в атмосфері, недостатньо для надання небу блакитного кольору.

Причина у забрудненні

На наступному етапі досліджень Джоном Тіндаллом було висловлено припущення, що роль часток, що шукаються, грає пил. Синє світло має найбільшу стійкість до розсіювання, а тому здатне пройти крізь усі шари пилу та інших завислих частинок. Тіндал провів експеримент, який підтвердив його припущення. Він створив в умовах лабораторії модель смогу та висвітлив її яскравим білим світлом. Зміг набув блакитного відтінку. Вчений зробив однозначний висновок зі свого дослідження: колір неба визначається частинками пилу, тобто якби повітря Землі було чистим, то над головами людей світилися не блакитні, а білі небеса.

Дослідження лорда

Остаточну точку в питанні про те, чому небо блакитне (з погляду фізики) поставив англійський учений, лорд Д. Релей. Він довів, що не пил чи зміг забарвлює простір над головою у звичний для нас відтінок. Справа в самому повітрі. Молекули газу поглинають велику і насамперед найдовші хвилі, еквівалентні червоному. Синій при цьому розсіюється. Саме так і сьогодні пояснюється те, якого кольору ми бачимо в ясну погоду.

Уважні помітять, що, слідуючи логіці вчених, купол над головою має бути фіолетовим, оскільки саме цей колір має найкоротшу довжину хвилі у видимому діапазоні. Однак це не помилка: частка фіолетового в спектрі значно менша, ніж синього, та й очі людини чутливіші саме до останнього. По суті, видимий нами блакитний результат змішання синього з фіолетовим і деякими іншими кольорами.

Захід сонця та хмари

Усі знають, що у різний час доби можна побачити різний колірнебо. Фото найкрасивіших заходів сонця над морем чи озером — чудова ілюстрація цього. Різні відтінки червоного і жовтого в поєднанні з блакитним і темно-синім роблять подібне видовище незабутнім. А пояснюється воно тим самим розсіюванням світла. Справа в тому, що під час заходу сонця і світанку сонячним променям доводиться долати набагато більший шлях крізь атмосферу, ніж у розпал дня. При цьому світло синьо-зеленої частини спектру розсіюється в різні сторонита хмари, розташовані біля лінії горизонту, стають забарвленими у відтінки червоного.

Коли небо закривають хмари, картина змінюється. не в змозі подолати щільний шар, і більша частинаїх просто не сягає землі. Промені, що зуміли пройти крізь хмари, зустрічаються з водними краплями дощу та хмар, які знову спотворюють світло. В результаті всіх цих перетворень до землі доходить біле світло, якщо хмари невеликі за розміром, і сірий, коли небо закривають значні хмари, які вдруге поглинають частину променів.

Інші небеса

Цікаво, що на інших планетах Сонячна системапри погляді з поверхні можна побачити небо, дуже відмінне від земного. на космічних об'єктів, Обділені атмосферою, сонячні промені вільно досягають поверхні. В результаті небо тут чорне, без будь-якого відтінку. Таку картину можна побачити на Місяці, Меркурії та Плутоні.

Марсіанське небо має червоно-жовтогарячий відтінок. Причина цього у пилу, якої насичена атмосфера планети. Вона забарвлена ​​в різні відтінки червоного та помаранчевого. Коли Сонце піднімається над горизонтом, марсіанське небо стає рожево-червоним, при цьому ділянка його, що безпосередньо оточує диск світила, бачиться блакитним або навіть фіолетовим.

Небо над Сатурном того самого кольору, як на Землі. Над Ураном простягаються аквамаринові небеса. Причина криється в метановій серпанку, розташованій у верхніх планетах.

Венеру від очей дослідників приховує щільний шар хмар. Він же не дозволяє дійти до поверхні планети променям синьо-зеленого спектру, тому небо тут жовто-жовтогаряче з сірою смужкою вздовж горизонту.

Дослідження денного простору над головою розкриває не менше чудес, аніж вивчення зоряного неба. Розуміння процесів, що протікають у хмарах і за ними, допомагає зрозуміти причину досить звичних для обивателя речей, які, проте, пояснити з ходу може далеко не кожен.

Просте пояснення

Що таке небо?

Небо це нескінченність. Для будь-якого народу, небо є символом чистоти, адже вважається, що там живе сам Бог. Люди, звертаючись до неба, просять дощу або навпаки сонця. Тобто небо не просто повітря, небо це символ чистоти та непорочності.

Небо -це всього лише повітря, те звичайне повітря, яким ми щомиті дихаємо, яке не можна побачити і доторкнутися, тому що воно прозоре і невагоме. Але дихаємо ми прозорим повітрям, чому ж він над головою набуває такого блакитного кольору? Повітря містить у собі кілька елементів, азот, кисень, вуглекислий газ, пари води, різні порошинки, які постійно перебувають у русі.

З погляду фізики

На практиці, як кажуть фізики, небо це просто повітря, пофарбоване сонячним промінням. Якщо говорити простіше, то сонце світить на Землю, але сонячне проміння для цього має пройти через величезний шар повітря, який буквально огортає Землю. А так, як сонячний промінь має безліч кольорів, а точніше сім кольорів веселки. Для тих, хто не знає, варто нагадати, що сім кольорів веселки – це червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий.

Причому, всі ці кольори має кожен промінь і він, проходячи через цей шар повітря, то він розбризкує на всі боки різні кольори веселки, але найсильніше відбувається розкидання блакитного кольору, за рахунок якого небо і набуває блакитного забарвлення. Якщо коротко охарактеризувати, то блакитне небо - це бризки, які дає промінь, пофарбований у цей колір.

А на Місяці

Там немає атмосфери і, отже, небо на Місяці не блакитне, а чорне. Космонавти, які виходять на орбіту, бачать чорне-чорне небо, на якому сяють планети та зірки. Звичайно ж, небо на Місяці виглядає дуже красиво, але все ж таки не хотілося б бачити над головою постійно чорне небо.

Небо змінює колір

Небо не завжди буває блакитного кольору, воно має властивість змінювати колір. Всі, напевно, помічали, що іноді воно білувате, іноді синьо-чорне… Чому так? Наприклад, вночі, коли сонце не надсилає свої промені, ми бачимо небо не блакитним, атмосфера здається нам прозорою. І крізь прозоре повітря, людина може побачити планети та зірки. А вдень блакитний колір знову надійно сховає від сторонніх очей таємничий космос.

Різні гіпотези Чому небо синє? (гіпотези Гете, Ньютона, вчених XVIIIв., Релея)

Яких лише гіпотез не висувалося у час для пояснення кольору неба. Спостерігаючи, як дим на тлі темного каміна набуває синюватого кольору, Леонардо да Вінчі писав: „...світло поверх темряви стає синім, тим більш прекрасним, чим чудовими будуть світле і темне". Приблизно такої ж точки зору дотримувався Гете, який був не тільки всесвітньо відомим поетом, але й найбільшим вченим натуралістомсвого часу. Однак таке пояснення кольору піднебіння виявилося неспроможним, оскільки, як стало очевидно пізніше, змішання чорного та білого може дати лише сірі тони, а не кольорові. Синій колірдиму з каміна обумовлюється зовсім іншим процесом.

Після відкриття інтерференції, зокрема у тонких плівках, Ньютоннамагався застосувати інтерференцію до пояснення кольору піднебіння. Для цього йому довелося припустити, що краплі води мають форму тонкостінних бульбашок, на зразок мильних. Але так як крапельки води, що містяться в атмосфері, насправді являють собою сфери, то і ця гіпотеза незабаром лопнула, як мильна бульбашка.

Вчені XVIII ст. Маріотт, Бугер, Ейлердумали, що блакитний колір неба пояснюється власним кольором складових частинповітря. Таке пояснення навіть отримало деяке підтвердження пізніше, вже у ХІХ ст., коли встановили, що рідкий кисеньмає блакитний колір, а рідкий озон – синій. Ближче за всіх до правильному поясненнюкольору піднебіння підійшов О.Б. Соссюр. Він вважав, що якби повітря було абсолютно чистим, то небо було б чорним, але повітря містить домішки, які відображають переважно блакитний колір (зокрема - водяну пару та крапельки води). До другої половини ХІХ ст. накопичився багатий експериментальний матеріал з розсіювання світла в рідинах і газах, зокрема була виявлена ​​одна з характеристик розсіяного світла, що надходить від неба, - його поляризація. Першим її відкрив та досліджував Араго. Це було 1809 р. Пізніше дослідженнями поляризації небесного склепіннязаймалися Бабине, Брюстер та інші вчені. Питання про колір неба настільки приковувало увагу вчених, що експерименти з розсіювання світла в рідинах і газах, що мали набагато ширше значення, проводилися під кутом зору „лабораторне відтворення блакитного кольору неба". Про це говорять і назви робіт: „Моделювання блакитного кольору неба" "Брюкке або „Про блакитний колір неба, поляризацію світла хмарною речовиною взагалі" Тіндаля. Успіхи цих експериментів направили думки вчених щодо правильному шляху- шукати причину блакитного кольору неба у розсіянні сонячних променіву атмосфері.

Першим, хто створив струнку, строгу математичну теоріюмолекулярного розсіювання світла в атмосфері був англійський вчений Релей. Він вважав, що розсіювання світла відбувається не на домішках, як це думали його попередники, а на самих молекулах повітря. Перша робота Релея ПО розсіянню світла була опублікована в 1871 р. В остаточному вигляді його теорія розсіювання, заснована на електромагнітній природі світла, встановленої на той час, була викладена в роботі „Про світло від неба, його поляризацію та колір”, що вийшла у світ у 1899 р. За роботи в галузі розсіювання світла Релея (його повне ім'яДжон Вільям Стретт, лорд Релей III) часто називають Релеєм, що розсіює, на відміну від його сина, лорда Релея IV. Релея IV великий внесок у розвиток фізики атмосфери називають Релеєм Атмосферним. Для пояснення кольору неба наведемо лише один із висновків теорії Релея, до інших ми ще звертатимемося кілька разів при поясненні різних оптичних явищ. Цей висновок говорить: яскравість, або інтенсивність, розсіяного світла змінюється обернено пропорційно четвертого ступеня довжини хвилі світла, що падає на частину, що розсіює. Таким чином, молекулярне розсіювання надзвичайно чутливе до найменшої зміни довжини хвилі світла. Наприклад, довжина хвилі фіолетових променів (0,4 мкм) приблизно вдвічі менша за довжину хвилі червоних (0,8 мкм). Тому фіолетові промені будуть розсіюватися в 16 разів сильніше, ніж червоні, і за рівної інтенсивності падаючих променів їх у розсіяному світлі буде у 16 ​​разів більше. Всі інші кольорові промені видимого спектру (сині, блакитні, зелені, жовті, помаранчеві) увійдуть до складу розсіяного світла в кількостях, обернено пропорційних четвертому ступеню довжини хвилі кожного з них. Якщо тепер всі кольорові розсіяні промені змішати у такому співвідношенні, то колір суміші розсіяних променів буде блакитним.

Прямий сонячне світло(тобто світло, що виходить безпосередньо від сонячного диска), втрачаючи за рахунок розсіювання в основному сині та фіолетові промені, набуває слабкого жовтуватого відтінку, який посилюється при опусканні Сонця до горизонту. Тепер променям доводиться проходити в атмосфері все більший шлях. на довгим шляхомвтрати короткохвильових, т. е. фіолетових, синіх, блакитних, променів стають дедалі помітнішими, й у прямому світлі Сонця чи Місяця до Землі доходять переважно довгохвильові промені -- червоні, помаранчеві, жовті. Тому колір Сонця та Місяця стає спочатку жовтим, потім помаранчевим та червоним. Червоний колір Сонця і блакитний колір неба це два наслідки того самого процесу розсіювання. У прямому світлі, після того як він проходить крізь товщу атмосфери, залишаються переважно довгохвильові промені (червоне Сонце), у розсіяне світло потрапляють короткохвильові промені (блакитне небо). Так теорія Релея дуже наочно та переконливо пояснила загадку блакитного неба та червоного Сонця.

небо тепловий молекулярний розсіювання