Văn bản của tác phẩm được đặt mà không có hình ảnh và công thức.
Phiên bản đầy đủ công việc có sẵn trong tab "Tệp công việc" ở định dạng PDF

1. Giới thiệu.

Chơi trên đường phố, tôi đã từng chú ý đến bầu trời, nó thật phi thường: không đáy, vô tận và xanh, xanh! Và chỉ có những đám mây che phủ nhẹ màu xanh này. Tôi tự hỏi tại sao bầu trời có màu xanh? Tôi nhớ ngay đến bài hát của chú cáo Alice trong truyện cổ tích Pinocchio “Thật là một bầu trời xanh…!” và một bài học địa lý, trong đó chúng tôi, nghiên cứu chủ đề "Thời tiết", đã mô tả trạng thái của bầu trời và cũng nói rằng nó màu xanh da trời. Vậy, tại sao bầu trời lại có màu xanh? Khi về đến nhà, tôi đã hỏi mẹ tôi câu hỏi này. Cô ấy nói với tôi rằng khi mọi người khóc, họ cầu trời giúp đỡ. Bầu trời lấy đi nước mắt của họ nên trong xanh như mặt hồ. Nhưng câu chuyện của mẹ tôi không thỏa mãn câu hỏi của tôi. Tôi quyết định hỏi các bạn cùng lớp và giáo viên xem họ có biết tại sao bầu trời lại có màu xanh không? 24 học sinh và 17 giáo viên đã tham gia khảo sát. Sau khi xử lý bảng câu hỏi, kết quả thu được như sau:

Ở trường, trong một giờ học địa lý, tôi đã hỏi giáo viên câu hỏi này. Cô ấy trả lời tôi rằng màu sắc của bầu trời có thể được giải thích dễ dàng về mặt vật lý. Hiện tượng này được gọi là tán sắc. Từ Wikipedia, tôi biết được rằng tán sắc là quá trình phân hủy ánh sáng thành quang phổ. Giáo viên địa lý Larisa Borisovna đề nghị tôi quan sát hiện tượng này theo kinh nghiệm. Và chúng tôi đến phòng vật lý. Vasily Alexandrovich, một giáo viên vật lý, sẵn sàng đồng ý giúp chúng tôi việc này. Với sự trợ giúp của thiết bị đặc biệt, tôi đã có thể theo dõi quá trình phân tán xảy ra trong tự nhiên như thế nào.

Để tìm câu trả lời cho câu hỏi tại sao bầu trời có màu xanh, chúng tôi quyết định tiến hành một nghiên cứu. Đây là cách ý tưởng cho dự án được sinh ra. Cùng với người hướng dẫn của mình, chúng tôi xác định chủ đề, mục đích và mục tiêu của nghiên cứu, đưa ra giả thuyết, xác định phương pháp nghiên cứu và cơ chế thực hiện ý tưởng của mình.

giả thuyết: mặt trời chiếu ánh sáng đến Trái đất và thường xuyên nhất, khi chúng ta nhìn vào nó, đối với chúng ta, nó có vẻ trắng chói. Điều đó có nghĩa là bầu trời nên có màu trắng? Nhưng bầu trời thực sự có màu xanh. Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi sẽ tìm lời giải thích cho những mâu thuẫn này.

Mục tiêu: tìm câu trả lời cho câu hỏi tại sao bầu trời có màu xanh lam và tìm hiểu điều gì quyết định màu sắc của nó.

Nhiệm vụ: 1. Làm quen với tài liệu lý thuyết về chủ đề này

2. Nghiên cứu thực nghiệm hiện tượng tán sắc ánh sáng

3. Quan sát màu sắc của bầu trời trong thời điểm khác nhau ngày và trong thời tiết khác nhau

đối tượng nghiên cứu: bầu trời

Mục:ánh sáng và màu sắc của bầu trời

Phương pháp nghiên cứu: phân tích, thí nghiệm, quan sát

Các giai đoạn của công việc:

1. Lý thuyết

2. Thực tế

3. Cuối cùng: kết luận về đề tài nghiên cứu

Ý nghĩa thực tiễn của tác phẩm: tài liệu nghiên cứu có thể được sử dụng trong các bài học địa lý và vật lý như một mô-đun học tập.

2. Phần chính.

2.1. Khía cạnh lý thuyết Các vấn đề. Hiện tượng trời xanh về mặt vật lý

Tại sao bầu trời lại có màu xanh - rất khó để tìm ra câu trả lời cho một câu hỏi đơn giản như vậy. Đầu tiên, hãy xác định khái niệm. Bầu trời là không gian phía trên Trái đất hoặc bề mặt của bất kỳ đối tượng thiên văn. Nói chung, bầu trời thường được gọi là toàn cảnh mở ra khi nhìn từ bề mặt Trái đất (hoặc vật thể thiên văn khác) theo hướng không gian.

Nhiều nhà khoa học vắt óc tìm kiếm câu trả lời. Leonardo da Vinci, khi quan sát ngọn lửa trong lò sưởi, đã viết: "Ánh sáng trên bóng tối trở thành màu xanh lam." Nhưng ngày nay người ta biết rằng sự kết hợp giữa trắng và đen sẽ tạo ra màu xám.

Cơm. 1. Giả thuyết của Leonardo da Vinci

Isaac Newton gần như đã giải thích được màu sắc của bầu trời, tuy nhiên, về điều này, ông phải thừa nhận rằng những giọt nước chứa trong khí quyển có những bức tường mỏng như bong bóng xà phòng. Nhưng hóa ra những giọt này là hình cầu, có nghĩa là chúng không có độ dày thành. Thế là bong bóng Newton vỡ tung!

Cơm. 2. Giả thuyết Newton

Giải pháp tốt nhất cho vấn đề khoảng 100 năm trước đã được đề xuất bởi nhà vật lý người Anh Lord John Rayleigh. Nhưng hãy bắt đầu lại từ đầu. Mặt trời tỏa sáng rực rỡ ánh sáng trắng, vì vậy màu sắc của bầu trời sẽ giống nhau, nhưng nó vẫn có màu xanh lam. Điều gì xảy ra với ánh sáng trắng trong khí quyển? Nó, đi qua bầu khí quyển, giống như qua một lăng kính, chia thành bảy màu. Bạn có thể biết những dòng này: mọi thợ săn đều muốn biết con gà lôi đang ngồi ở đâu. Ẩn trong những đề xuất này ý nghĩa sâu sắc. Chúng đại diện cho các màu cơ bản trong quang phổ ánh sáng khả kiến.

Cơm. 3. Quang phổ của ánh sáng trắng.

Tất nhiên, màn hình tự nhiên tốt nhất của quang phổ này là cầu vồng.

Cơm. 4 Quang phổ ánh sáng nhìn thấy

ánh sáng nhìn thấy là bức xạ điện từ mà có bước sóng khác nhau. Ngoài ra còn có ánh sáng vô hình mà mắt chúng ta không cảm nhận được. Đây là tia cực tím và tia hồng ngoại. Chúng ta không thể nhìn thấy nó vì chiều dài của nó quá dài hoặc quá ngắn. Nhìn thấy ánh sáng có nghĩa là cảm nhận màu sắc của nó, nhưng chúng ta sẽ thấy màu gì tùy thuộc vào bước sóng. Bước sóng dài nhất có thể nhìn thấy là màu đỏ và bước sóng ngắn nhất là màu tím.

Khả năng tán xạ của ánh sáng, nghĩa là truyền trong môi trường, cũng phụ thuộc vào bước sóng. Màu đỏ sóng ánh sáng phân tán điều tồi tệ nhất trong tất cả, nhưng màu xanh lam và tím có khả năng caođể phân tán.

Cơm. 5. Khả năng tán xạ của ánh sáng

Và cuối cùng, chúng ta đã gần trả lời được câu hỏi tại sao bầu trời lại có màu xanh? Như được đề cập ở trên, màu trắng là hỗn hợp của tất cả các màu có thể. khi va chạm với một phân tử khí thì từng thành phần bảy màu của ánh sáng trắng bị tán xạ. Trong trường hợp này, ánh sáng có bước sóng dài hơn bị tán xạ kém hơn ánh sáng có bước sóng ngắn. Do đó, phổ màu xanh lam tồn tại trong không khí nhiều gấp 8 lần so với màu đỏ. Mặc dù màu tím có bước sóng ngắn nhất nhưng bầu trời vẫn có màu xanh lam do sự pha trộn của các sóng màu tím và xanh lục. Ngoài ra, mắt của chúng ta cảm nhận màu xanh lam tốt hơn màu tím, với cùng độ sáng của cả hai. Chính những sự thật này quyết định bảng màu bầu trời: bầu khí quyển tràn ngập những tia màu xanh lam theo đúng nghĩa đen.

Tuy nhiên, bầu trời không phải lúc nào cũng trong xanh. Vào ban ngày, chúng ta thấy bầu trời xanh lam, xanh lam, xám, vào buổi tối - đỏ (Phụ lục 1). Tại sao hoàng hôn có màu đỏ? Trong thời gian hoàng hôn, Mặt trời tiến đến đường chân trời và chùm tia của Mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái đất không theo phương thẳng đứng như ban ngày mà theo một góc. Do đó, con đường nó đi qua bầu khí quyển là nhiều Hơn nữa rằng nó đi vào ban ngày khi mặt trời lên cao. Do đó, quang phổ xanh lam-xanh lam được hấp thụ trong khí quyển trước khi đến Trái đất và các sóng ánh sáng dài hơn của quang phổ đỏ chạm tới bề mặt Trái đất, tô màu bầu trời bằng tông màu đỏ và vàng. Sự thay đổi màu sắc của bầu trời rõ ràng có liên quan đến sự quay của Trái đất quanh trục của nó, nghĩa là góc tới của ánh sáng trên Trái đất.

2.2. Khía cạnh thực tiễn. Một cách thử nghiệm để giải quyết vấn đề

Trong lớp vật lý, tôi làm quen với máy quang phổ. Vasily Alexandrovich, một giáo viên vật lý, đã cho tôi biết nguyên lý hoạt động của thiết bị này, sau đó tôi đã độc lập tiến hành một thí nghiệm gọi là sự phân tán. Chùm ánh sáng trắng đi qua lăng kính bị khúc xạ, trên màn hứng ta thấy có cầu vồng (Phụ lục 2). Trải nghiệm này đã giúp tôi hiểu làm thế nào tạo vật tuyệt vời này của thiên nhiên xuất hiện trên bầu trời. Với sự trợ giúp của máy quang phổ, các nhà khoa học ngày nay có thể thu được thông tin về thành phần và tính chất của các chất khác nhau.

Ảnh 1. Trình diễn kinh nghiệm phân tán trong

lớp học vật lý

Tôi cũng muốn có cầu vồng ở nhà. Giáo viên địa lý của tôi, Larisa Borisovna, đã chỉ cho tôi cách làm điều này. Một hộp thủy tinh đựng nước, một chiếc gương, đèn pin và một tờ giấy trắng trở thành vật tương tự của máy quang phổ. Chúng tôi đặt một chiếc gương trong thùng chứa nước, đặt một tờ giấy trắng phía sau thùng chứa. Chúng tôi hướng ánh sáng của đèn pin vào gương sao cho ánh sáng phản xạ rơi xuống tờ giấy. Cầu vồng lại xuất hiện trên một tờ giấy! (Phụ lục 3). Thí nghiệm được thực hiện tốt nhất trong phòng tối.

Trên thực tế, chúng tôi đã nói rằng ánh sáng trắng đã chứa tất cả các màu của cầu vồng. Đảm bảo điều này và để thu thập tất cả các màu trở lại màu trắng, bạn có thể tạo đỉnh cầu vồng (Phụ lục 4). Nếu bạn quay mạnh, các màu sẽ hòa vào nhau và đĩa sẽ chuyển sang màu trắng.

Cho dù giải thích khoa học cầu vồng, hiện tượng này vẫn là một trong những hiện tượng quang học bí ẩn trong khí quyển. Xem và thưởng thức!

3. Kết luận

Đi tìm câu trả lời cho những câu hỏi thường gặp của các bậc cha mẹ câu hỏi bé"Tại sao bầu trời có màu xanh?" Tôi đã học được rất nhiều điều thú vị và bổ ích cho bản thân. Những mâu thuẫn trong giả thuyết của chúng ta ngày nay đã có lời giải thích khoa học:

Toàn bộ bí mật nằm ở màu sắc của bầu trời trong bầu khí quyển của chúng ta - trong vỏ không khí hành tinh Trái đất.

Tia sáng trắng của mặt trời khi xuyên qua bầu khí quyển sẽ vỡ ra thành những tia sáng bảy màu.

Các tia màu đỏ và màu cam là dài nhất, trong khi các tia màu xanh lam là ngắn nhất.

Tia xanh đến Trái đất ít hơn những tia khác và nhờ những tia này mà bầu trời có màu xanh lam.

Bầu trời không phải lúc nào cũng trong xanh và điều này là do chuyển động dọc trục Trái đất.

Bằng kinh nghiệm, chúng ta có thể hình dung và hiểu sự phân tán xảy ra như thế nào trong tự nhiên. Trên giờ họcở trường tôi đã nói với các bạn cùng lớp tại sao bầu trời có màu xanh. Thật thú vị khi biết hiện tượng phân tán có thể được quan sát thấy ở đâu trong Cuộc sống hàng ngày. Tôi đã tìm thấy một số ứng dụng thực tế cho việc này hiện tượng độc đáo (Phụ lục 5). Trong tương lai, tôi muốn nghiên cứu thêm về bầu trời. Bao nhiêu nữa là nó đầy bí ẩn? Những hiện tượng nào vẫn xảy ra trong khí quyển và bản chất của chúng là gì? Chúng ảnh hưởng như thế nào đến con người và mọi sinh vật trên Trái đất? Có lẽ đây sẽ là chủ đề nghiên cứu trong tương lai của tôi.

Thư mục

1. Wikipedia - bách khoa toàn thư miễn phí

2. LA Malikov. hướng dẫn điện tử trong vật lý "Quang hình học"

3. Peryshkin A.V. Vật lý. Lớp 9 Sách giáo khoa. M.: Bustard, 2014, tr.202-209

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

5. Kho lưu trữ ảnh cá nhân "Sky over Golyshmanovo"

Phụ lục 1.

"Bầu trời trên Golyshmanovo"(kho ảnh cá nhân)

Phụ lục 2

Tán sắc ánh sáng bằng máy quang phổ

Phụ lục 3

Phân tán ánh sáng trong nhà

"cầu vồng"

Phụ lục 4

đỉnh cầu vồng

Đầu đứng yên Đầu quay trong khi quay

Phụ lục 5

Sự phân tán trong cuộc sống của một người

Đèn kim cương trên máy bay

đèn pha ô tô

biển báo phản quang

Nhưng có bao nhiêu tồn tại màu sắc khác nhauĐiều gì làm cho những thứ xung quanh chúng ta có màu? Và kiến thức khoa học Nhiều câu hỏi trong số này đã có thể được trả lời. Ví dụ, giải thích màu trời.

Để bắt đầu, cần phải nhắc đến Isaac Newton vĩ đại, người đã quan sát thấy sự phân hủy của mặt trời trắng trong quá trình nó đi qua. lăng kính thủy tinh. Những gì anh ấy nhìn thấy bây giờ được gọi là một hiện tượng phân tán, và chính bức tranh nhiều màu - phạm vi. Màu sắc thu được khớp chính xác với màu sắc của cầu vồng. Tức là Newton đã quan sát cầu vồng trong phòng thí nghiệm! Nhờ các thí nghiệm của ông vào cuối thế kỷ 18, người ta đã xác định rằng ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều màu sắc khác nhau. Hơn nữa, chính Newton đã chứng minh rằng nếu ánh sáng bị phân hủy thành quang phổ được trộn lại với nhau thì sẽ thu được ánh sáng trắng. Vào thế kỷ 19, người ta đã chứng minh rằng ánh sáng lan truyền với tốc độ nhanh với tốc độ 300.000 km/s sóng điện từ. Và vào đầu thế kỷ trước, kiến ​​​​thức này đã được bổ sung bằng ý tưởng về lượng tử ánh sáng - phôtôn. Do đó, ánh sáng có bản chất kép - cả sóng và hạt. Sự thống nhất này đã trở thành lời giải thích cho nhiều hiện tượng, đặc biệt là phổ bức xạ nhiệt của các vật thể nóng lên. Chẳng hạn như của chúng tôi là.

Sau phần giới thiệu này, đã đến lúc chuyển sang chủ đề của chúng ta. Màu xanh của bầu trời... Ai mà không được chiêm ngưỡng nó ít nhất một vài lần trong đời! Nhưng có dễ dàng như vậy để nói rằng nguyên nhân là do sự tán xạ ánh sáng trong bầu khí quyển không? Và tại sao màu của bầu trời không phải là màu xanh trong ánh sáng trăng tròn? Và tại sao màu xanh không giống nhau ở mọi nơi trên bầu trời? Điều gì xảy ra với màu sắc của bầu trời lúc bình minh và hoàng hôn? Rốt cuộc, nó có thể có màu vàng, hồng và thậm chí là xanh lục. Tuy nhiên, đây là những tính năng của tán xạ. Do đó, chúng tôi sẽ xem xét nó chi tiết hơn.

Lời giải thích về màu sắc của bầu trời và các đặc điểm của nó thuộc về nhà vật lý người Anh John William Rayleigh, người đã nghiên cứu về sự tán xạ ánh sáng. Chính ông đã chỉ ra rằng màu sắc của bầu trời được xác định bởi sự phụ thuộc của tán xạ vào tần số ánh sáng. Bức xạ của Mặt trời, rơi vào, tương tác với các phân tử khí tạo nên không khí. Và vì năng lượng của một lượng tử ánh sáng - một photon tăng lên khi bước sóng của sóng ánh sáng giảm xuống, nên năng lượng lớn nhất Tác động mạnh mẽ trên các phân tử khí, chính xác hơn là trên các electron trong các phân tử này, các photon của các phần màu xanh lam và tím quang phổ ánh sáng. đến trong dao động cưỡng bức, các electron trả lại dưới dạng một photon bức xạ năng lượng lấy từ sóng ánh sáng. Chỉ những photon thứ cấp này đã được phát ra theo mọi hướng chứ không chỉ theo hướng của ánh sáng tới ban đầu. Đây sẽ là quá trình tán xạ ánh sáng. Ngoài ra, cũng phải tính đến chuyển động liên tục không khí, và sự dao động của mật độ của nó. Nếu không, chúng ta sẽ thấy bầu trời đen kịt.

Và bây giờ chúng ta hãy trở lại bức xạ nhiệtđiện thoại Năng lượng trong quang phổ của nó phân bố không đều và được mô tả trên cơ sở các định luật do nhà vật lý người Đức Wilhelm Wien thiết lập. Quang phổ của Mặt trời của chúng ta sẽ không đồng đều đằng sau năng lượng của các photon. Nghĩa là, sẽ có ít photon từ phần màu tím của nó hơn nhiều so với số photon từ phần màu xanh lam của nó và thậm chí còn nhiều hơn màu xanh lam. Nếu chúng ta cũng tính đến sinh lý của thị giác, cụ thể là độ nhạy tối đa của mắt chúng ta với màu xanh lục lam, thì chúng ta sẽ có bầu trời xanh lam hoặc xanh lam.

Cần lưu ý rằng đường đi của tia mặt trời trong khí quyển càng dài thì càng ít photon không tương tác từ các vùng quang phổ xanh lam và xanh lam tồn tại trong đó. Do đó, màu sắc của bầu trời không đồng đều và màu sắc của buổi sáng hoặc buổi tối có màu đỏ vàng do đường đi dài của ánh sáng xuyên qua bầu khí quyển. Ngoài ra, bụi, khói và các hạt khác có trong không khí cũng ảnh hưởng lớn đến sự tán xạ ánh sáng trong khí quyển. Về chủ đề này, người ta có thể nhớ lại những bức tranh nổi tiếng ở London. Hay những ký ức về thảm họa năm 1883, xảy ra khi núi lửa Krakatoa phun trào. Tro bụi từ vụ phun trào rơi vào bầu khí quyển đã khiến Mặt trời ở nhiều quốc gia có màu hơi xanh. Vùng Thái Bình Dương, cũng như bình minh đỏ được quan sát trên khắp Trái đất. Nhưng những hiệu ứng này đã được giải thích bằng một lý thuyết khác - lý thuyết tán xạ bởi các hạt tương ứng với bước sóng ánh sáng. Lý thuyết này đã được đề xuất với thế giới bởi nhà vật lý người Đức, Gustav Mie. ý chính ee - những hạt như vậy, do kích thước tương đối lớn, tán xạ ánh sáng đỏ nhiều hơn ánh sáng xanh hoặc tím.

Như vậy, màu sắc của bầu trời không chỉ là nguồn cảm hứng sáng tác của các thi nhân, nghệ sĩ mà là hệ quả của những cảm xúc tinh tế. quy luật vật lý, quản lý để tiết lộ thiên tài của con người.

GIẢ THUYẾT: Kế hoạch làm việc: Nghiên cứu ánh sáng là gì; Khảo sát sự thay đổi màu của môi trường trong suốt theo góc tới của tia sáng; Đưa ra lời giải thích khoa học cho hiện tượng quan sát được Sự thay đổi màu sắc của bầu trời có liên quan đến góc của các tia sáng đi vào bầu khí quyển của Trái đất.

Phần lý thuyết Mọi người đều thấy tất cả các màu sắc của cầu vồng lung linh như thế nào, các cạnh của pha lê, những giọt sương nhỏ. Điều gì đang xảy ra? Rốt cuộc, những tia nắng trắng rơi trên những vật thể không màu trong suốt. Những hiện tượng này đã được mọi người biết đến từ lâu. Trong một thời gian dài, người ta tin rằng ánh sáng trắng là đơn giản nhất và màu sắc được tạo ra là tính chất đặc biệt một số điện thoại.

1865 James Maxwell. Tạo ra lý thuyết về sóng điện từ. Ánh sáng là năm EMW. Heinrich Hertz đã khám phá ra cách tạo và phân phối EMW.

Ánh sáng là sóng điện từ, là tập hợp các sóng có độ dài khác nhau. Với tầm nhìn của mình, chúng tôi cảm nhận một khoảng nhỏ chiều dài EMW là ánh sáng. Cùng nhau, những sóng này cho chúng ta ánh sáng trắng. Và nếu chúng ta chọn một phần sóng từ khoảng này, thì chúng ta sẽ coi chúng là ánh sáng với một số màu. Tổng cộng có bảy màu cơ bản.

Quá trình thí nghiệm: Chúng tôi đổ đầy nước vào thùng chứa (bể cá); Thêm một ít sữa vào nước (đây là những hạt bụi) Chúng tôi hướng ánh sáng từ đèn pin từ trên cao xuống nước; Đây là màu của bầu trời vào buổi trưa. Thay đổi góc tới của ánh sáng trên mặt nước từ 0 đến 90. Quan sát sự thay đổi màu sắc.

Kết luận: Sự thay đổi màu sắc của bầu trời phụ thuộc vào góc mà tia sáng đi vào bầu khí quyển của Trái đất. Màu sắc của bầu trời thay đổi trong ngày từ xanh sang đỏ. Và khi ánh sáng không đi vào bầu khí quyển, thì màn đêm buông xuống ở nơi này trên Trái đất. Vào ban đêm, khi thời tiết thuận lợi, ánh sáng từ những ngôi sao xa xôi chiếu tới chúng ta và Mặt trăng tỏa sáng với ánh sáng phản chiếu.

Tất cả chúng ta đã quen với thực tế rằng màu sắc của bầu trời là một đặc điểm có thể thay đổi. Sương mù, mây, thời gian trong ngày - mọi thứ đều ảnh hưởng đến màu sắc của mái vòm trên cao. Sự thay đổi hàng ngày của nó không chiếm được tâm trí của hầu hết người lớn, điều này càng không thể nói đến trẻ em. Họ liên tục tự hỏi tại sao bầu trời có màu xanh về mặt vật lý hoặc điều gì khiến hoàng hôn có màu đỏ. Hãy cố gắng hiểu những câu hỏi không đơn giản nhất này.

có thể thay đổi

Thật đáng để bắt đầu với câu trả lời cho câu hỏi trên thực tế, bầu trời là gì. TẠI thế giới cổ đại nó thực sự được xem như một mái vòm bao phủ Trái đất. Tuy nhiên, ngày nay, hầu như không ai không biết rằng dù một nhà thám hiểm tò mò có vươn cao đến đâu, anh ta cũng sẽ không thể chạm tới mái vòm này. Bầu trời không phải là một vật thể, mà là một bức tranh toàn cảnh mở ra khi nhìn từ bề mặt của hành tinh, một kiểu xuất hiện được dệt nên từ ánh sáng. Hơn nữa, nếu bạn quan sát từ điểm khác nhau, nó có thể trông khác. Vì vậy, từ những gì đã vươn lên trên những đám mây, một cái nhìn hoàn toàn khác mở ra so với trái đất vào thời điểm này.

Bầu trời quang đãng có màu xanh lam, nhưng ngay khi có mây kéo đến, bầu trời trở nên xám xịt, có màu chì hoặc trắng bệch. Bầu trời đêm có màu đen, đôi khi bạn có thể nhìn thấy những vùng màu đỏ trên đó. Đây là sự phản ánh ánh sáng nhân tạo của thành phố. Lý do cho tất cả những thay đổi như vậy là ánh sáng và sự tương tác của nó với không khí và các hạt của các chất khác nhau trong đó.

Bản chất của màu sắc

Để trả lời câu hỏi tại sao bầu trời có màu xanh theo quan điểm vật lý, bạn cần nhớ màu sắc là gì. Đó là một làn sóng chiều dài nhất định. Ánh sáng từ Mặt trời đến Trái đất được coi là màu trắng. Ngay cả từ các thí nghiệm của Newton, người ta đã biết chùm tia gồm bảy tia là gì: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. Màu sắc khác nhau về bước sóng. Phổ màu đỏ cam bao gồm các sóng ấn tượng nhất trong tham số này. các phần của quang phổ được đặc trưng bởi một bước sóng ngắn. Sự phân hủy ánh sáng thành quang phổ xảy ra khi nó va chạm với các phân tử của nhiều chất khác nhau, trong khi một số sóng có thể bị hấp thụ và một số sóng có thể bị tán xạ.

Điều tra nguyên nhân

Nhiều nhà khoa học đã cố gắng giải thích lý do tại sao bầu trời có màu xanh lam về mặt vật lý. Tất cả các nhà nghiên cứu đã tìm cách khám phá một hiện tượng hoặc quá trình tán xạ ánh sáng trong bầu khí quyển của hành tinh theo cách mà kết quả là chỉ có màu xanh lam chiếu tới chúng ta. Các ứng cử viên đầu tiên cho vai trò của các hạt như vậy là nước. Người ta tin rằng chúng hấp thụ ánh sáng đỏ và truyền ánh sáng xanh, kết quả là chúng ta nhìn thấy bầu trời xanh. Tuy nhiên, các tính toán sau đó cho thấy lượng ôzôn, tinh thể băng và các phân tử hơi nước trong khí quyển không đủ để mang lại màu xanh cho bầu trời.

Lý do ô nhiễm

Ở giai đoạn nghiên cứu tiếp theo, John Tyndall cho rằng bụi đóng vai trò của các hạt mong muốn. Ánh sáng xanh có khả năng chống tán xạ lớn nhất và do đó có thể xuyên qua tất cả các lớp bụi và các hạt lơ lửng khác. Tyndall đã tiến hành một thí nghiệm xác nhận giả định của mình. Ông đã tạo ra một mô hình sương mù trong phòng thí nghiệm và chiếu sáng nó bằng ánh sáng trắng. Sương khói chuyển sang màu xanh lam. Nhà khoa học đã đưa ra một kết luận chắc chắn từ nghiên cứu của mình: màu sắc của bầu trời được xác định bởi các hạt bụi, nghĩa là nếu không khí trên Trái đất trong lành, thì không phải màu xanh lam mà là bầu trời trắng xóa trên đầu mọi người.

Chúa học

Điểm cuối cùng về câu hỏi tại sao bầu trời có màu xanh (từ quan điểm của vật lý) được đưa ra bởi nhà khoa học người Anh, Lord D. Rayleigh. Ông đã chứng minh rằng không phải bụi hay khói phủ lên không gian trên đầu chúng ta một sắc thái quen thuộc với chúng ta. Nó ở trong không khí. Các phân tử khí hấp thụ lớn nhất và chủ yếu là bước sóng dài nhất tương đương với màu đỏ. Màu xanh tan biến. Đây chính xác là những gì ngày nay giải thích màu sắc của bầu trời mà chúng ta nhìn thấy trong thời tiết rõ ràng.

Những người chú ý sẽ nhận thấy rằng, theo logic của các nhà khoa học, mái vòm phía trên phải có màu tím, vì màu này có bước sóng ngắn nhất trong phạm vi nhìn thấy được. Tuy nhiên, đây không phải là một sai lầm: tỷ lệ màu tím trong quang phổ ít hơn nhiều so với màu xanh lam và mắt người nhạy cảm hơn với màu xanh lam. Trên thực tế, màu xanh mà chúng ta nhìn thấy là kết quả của việc trộn màu xanh lam với màu tím và một số màu khác.

hoàng hôn và những đám mây

Mọi người đều biết rằng vào những thời điểm khác nhau trong ngày bạn có thể nhìn thấy màu sắc khác nhau bầu trời. Những bức ảnh về cảnh hoàng hôn đẹp nhất trên biển hoặc hồ là một minh họa tuyệt vời cho điều này. Tất cả các loại sắc thái của màu đỏ và màu vàng kết hợp với màu xanh lam và xanh đậm tạo nên một cảnh tượng khó quên. Và nó được giải thích là do sự tán xạ ánh sáng giống nhau. Thực tế là trong thời gian hoàng hôn và bình minh, các tia nắng mặt trời phải đi qua bầu khí quyển một quãng đường dài hơn nhiều so với lúc cao điểm trong ngày. Trong trường hợp này, ánh sáng của phần xanh lục-lục của quang phổ bị tán xạ trong các mặt khác nhau và những đám mây gần đường chân trời chuyển sang màu đỏ.

Khi những đám mây bao phủ bầu trời, bức tranh thay đổi hoàn toàn. không thể vượt qua lớp dày đặc, và hầu hết họ chỉ không chạm tới mặt đất. Các tia sáng xuyên qua các đám mây gặp những giọt nước mưa và mây, làm biến dạng ánh sáng một lần nữa. Kết quả của tất cả những biến đổi này, ánh sáng trắng chiếu tới trái đất nếu các đám mây có kích thước nhỏ và màu xám khi các đám mây ấn tượng che phủ bầu trời, hấp thụ một phần tia lần thứ hai.

Bầu trời khác

Thật thú vị, trên các hành tinh khác hệ mặt trời khi nhìn từ bề mặt, người ta có thể thấy bầu trời, rất khác với trái đất. Trên đối tượng không gian không có bầu khí quyển, các tia nắng mặt trời tự do chiếu tới bề mặt. Kết quả là, bầu trời ở đây có màu đen, không có bất kỳ màu sắc nào. Một hình ảnh như vậy có thể được nhìn thấy trên Mặt trăng, Sao Thủy và Sao Diêm Vương.

Bầu trời sao Hỏa có màu đỏ cam. Lý do cho điều này nằm ở lớp bụi bão hòa với bầu khí quyển của hành tinh. Nó được sơn với các sắc thái khác nhau của màu đỏ và cam. Khi Mặt trời mọc trên đường chân trời, bầu trời sao Hỏa có màu đỏ hồng, trong khi phần của nó ngay lập tức bao quanh đĩa của ngôi sao có màu xanh lam hoặc thậm chí là màu tím.

Bầu trời phía trên Sao Thổ có màu giống như trên Trái đất. Bầu trời Aquamarine trải dài trên Sao Thiên Vương. Lý do nằm ở đám mây mêtan nằm ở các hành tinh phía trên.

Sao Kim bị che khuất khỏi tầm mắt của các nhà nghiên cứu bởi một lớp mây dày đặc. Nó không cho phép các tia quang phổ xanh lục chiếu tới bề mặt hành tinh, vì vậy bầu trời ở đây có màu vàng cam với một sọc xám dọc theo đường chân trời.

Nghiên cứu về không gian ban ngày trên cao tiết lộ những điều kỳ diệu không kém gì nghiên cứu về bầu trời đầy sao. Hiểu được các quá trình xảy ra trong đám mây và đằng sau chúng giúp hiểu được nguyên nhân của những thứ khá quen thuộc với người bình thường, tuy nhiên, điều này không phải ai cũng có thể giải thích ngay lập tức.

giải thích đơn giản

Bầu trời là gì?

Bầu trời là vô tận. Đối với bất kỳ quốc gia nào, bầu trời là biểu tượng của sự thuần khiết, bởi vì người ta tin rằng chính Chúa sống ở đó. Con người hướng về trời xin mưa, hoặc ngược lại xin nắng. Nghĩa là bầu trời không chỉ là không khí, bầu trời là biểu tượng của sự trong sáng và thuần khiết.

Bầu trời - nó chỉ là không khí, không khí bình thường mà chúng ta hít thở mỗi giây, không thể nhìn thấy và chạm vào, bởi vì nó trong suốt và không trọng lượng. Nhưng chúng ta hít thở không khí trong suốt, tại sao nó lại có màu xanh lam như vậy trên đầu? Không khí chứa một số nguyên tố nitơ, oxi, khí cacbonic, hơi nước, các hạt bụi khác nhau liên tục chuyển động.

Từ quan điểm của vật lý

Trong thực tế, như các nhà vật lý nói, bầu trời chỉ là không khí, được tô màu bởi các tia nắng mặt trời. Nói một cách đơn giản, mặt trời chiếu sáng Trái đất, nhưng để làm được điều này, các tia nắng mặt trời phải xuyên qua một lớp không khí khổng lồ bao phủ Trái đất theo đúng nghĩa đen. Và như vậy, như tia nắng có muôn màu, hay đúng hơn là bảy sắc cầu vồng. Đối với những người chưa biết, cần nhớ lại rằng bảy màu của cầu vồng là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

Hơn nữa, mỗi tia có tất cả các màu này và khi nó đi qua lớp không khí này, nó sẽ phun ra các màu khác nhau của cầu vồng theo mọi hướng, nhưng màu xanh lam lan rộng nhất, do đó bầu trời có màu xanh lam. Mô tả ngắn gọn, bầu trời xanh là một bình xịt tạo ra chùm tia được sơn màu này.

Và trên mặt trăng

Không có bầu khí quyển và do đó bầu trời trên Mặt trăng không có màu xanh lam mà có màu đen. Các phi hành gia đi vào quỹ đạo nhìn thấy bầu trời đen đen, trên đó các hành tinh và các ngôi sao lấp lánh. Tất nhiên, bầu trời trên Mặt trăng trông rất đẹp, nhưng tôi vẫn không muốn nhìn thấy bầu trời đen liên tục trên đầu mình.

Bầu trời đang đổi màu

Bầu trời không phải lúc nào cũng trong xanh, nó có xu hướng thay đổi màu sắc. Chắc hẳn ai cũng nhận thấy đôi khi nó có màu trắng đục, đôi khi hơi xanh đen ... Tại sao lại như vậy? Ví dụ, vào ban đêm, khi mặt trời không phát ra tia sáng, chúng ta thấy bầu trời không có màu xanh, bầu khí quyển dường như trong suốt đối với chúng ta. Và thông qua không khí trong suốt, một người có thể nhìn thấy các hành tinh và ngôi sao. Và vào ban ngày, màu xanh lam sẽ lại che giấu không gian bí ẩn khỏi những con mắt tò mò một cách đáng tin cậy.

Các giả thuyết khác nhau Tại sao bầu trời có màu xanh? (các giả thuyết của Goethe, Newton, XVIII c., Rayleigh)

Những giả thuyết nào đã không được đưa ra vào những thời điểm khác nhau để giải thích màu sắc của bầu trời. Quan sát cách làn khói trên nền lò sưởi tối có màu hơi xanh, Leonardo da Vinci đã viết: “... ánh sáng trên bóng tối trở nên xanh lam, càng đẹp, ánh sáng và bóng tối càng tuyệt vời”. được tổ chức Goethe, không chỉ trên toàn thế giới nhà thơ nổi tiếng, nhưng cũng là lớn nhất nhà khoa học tự nhiên trong giờ của anh ấy. Tuy nhiên, lời giải thích này về màu sắc của bầu trời hóa ra là không thể giải thích được, vì sau này, rõ ràng là việc trộn màu đen và trắng chỉ có thể tạo ra các tông màu xám chứ không phải màu sắc. Màu xanh khói từ lò sưởi được tạo ra bởi một quá trình hoàn toàn khác.

Sau khi phát hiện ra hiện tượng giao thoa, đặc biệt là trong các màng mỏng, Newtonđã cố gắng áp dụng sự giao thoa để giải thích màu sắc của bầu trời. Để làm được điều này, anh phải thừa nhận rằng những giọt nước ở dạng bong bóng có thành mỏng, giống như bong bóng xà phòng. Nhưng vì những giọt nước chứa trong bầu khí quyển thực chất là những khối cầu nên giả thuyết này đã sớm "nổ tung" như bong bóng xà phòng.

nhà khoa học thế kỷ 18 Mariotte, Bouguer, Euler nghĩ rằng màu xanh của bầu trời là do màu của chính nó bộ phận cấu thành không khí. Lời giải thích này thậm chí đã nhận được một số xác nhận sau đó, vào thế kỷ 19, khi người ta xác định rằng oxy lỏng có màu xanh lam và ozon lỏng có màu xanh lam. Gần nhất với giải thích đúng Màu sắc của bầu trời xuất hiện OB Saussure. Ông tin rằng nếu không khí hoàn toàn trong lành thì bầu trời sẽ có màu đen, nhưng không khí chứa các tạp chất phản chiếu chủ yếu là màu xanh lam (đặc biệt là hơi nước và các giọt nước). Đến nửa sau thế kỷ XIX. rất nhiều tài liệu thực nghiệm đã được tích lũy về sự tán xạ ánh sáng trong chất lỏng và chất khí, đặc biệt, một trong những đặc điểm của ánh sáng tán xạ đến từ bầu trời, sự phân cực của nó, đã được phát hiện. Arago là người đầu tiên phát hiện và khám phá nó. Đó là vào năm 1809. Sau đó, các nghiên cứu về sự phân cực hầm thiên đường tham gia vào Babinet, Brewster và các nhà khoa học khác. Câu hỏi về màu sắc của bầu trời đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học đến mức các thí nghiệm đang diễn ra về sự tán xạ ánh sáng trong chất lỏng và chất khí, có ý nghĩa rộng hơn nhiều, được thực hiện từ quan điểm “tái tạo màu xanh lam trong phòng thí nghiệm”. màu của bầu trời.” Điều này cũng được chỉ ra bởi tiêu đề của các tác phẩm: “Mô phỏng màu xanh của bầu trời "Bruke hoặc "Trên màu xanh của bầu trời, sự phân cực ánh sáng bởi vật chất mây nói chung" của Tyndall .Thành công của những thí nghiệm này đã hướng suy nghĩ của các nhà khoa học đến đúng cách- tìm kiếm lý do cho màu xanh của bầu trời trong tán xạ tia nắng mặt trời trong bầu khí quyển.

Người đầu tiên tạo ra một thanh mảnh, nghiêm ngặt lý thuyết toán học tán xạ phân tử ánh sáng trong khí quyển, là nhà khoa học người Anh Rayleigh. Ông tin rằng sự tán xạ ánh sáng không xảy ra trên các tạp chất như những người tiền nhiệm của ông đã nghĩ, mà là trên chính các phân tử không khí. Công trình đầu tiên của Rayleigh về sự tán xạ ánh sáng được xuất bản vào năm 1871. Ở dạng cuối cùng, lý thuyết tán xạ của ông, dựa trên bản chất điện từ của ánh sáng, được thiết lập vào thời điểm đó, đã được trình bày trong tác phẩm "Về ánh sáng từ bầu trời, sự phân cực của nó và màu sắc", xuất bản năm 1899 cho công trình của ông về sự tán xạ ánh sáng Rayleigh (của ông Họ và tên John William Strett, Lord Rayleigh III) thường được gọi là Rayleigh the Scatterer, trái ngược với con trai ông, Lord Rayleigh IV. Rayleigh IV vì những đóng góp to lớn của ông cho sự phát triển của ngành vật lý khí quyển được gọi là Khí quyển Rayleigh. Để giải thích màu sắc của bầu trời, chúng tôi sẽ chỉ trích dẫn một trong những kết luận của lý thuyết Rayleigh; chúng tôi sẽ đề cập đến những kết luận khác nhiều lần khi giải thích các kết luận khác nhau. hiện tượng quang học. Kết luận này phát biểu rằng độ sáng hay cường độ của ánh sáng tán xạ tỉ lệ nghịch với lũy thừa bậc 4 của bước sóng ánh sáng tới hạt tán xạ. Do đó, sự tán xạ phân tử cực kỳ nhạy cảm với sự thay đổi nhỏ nhất của bước sóng ánh sáng. Ví dụ, bước sóng của tia tím (0,4 micron) bằng khoảng một nửa bước sóng của tia đỏ (0,8 micron). Do đó, tia tím sẽ bị tán xạ mạnh hơn 16 lần so với tia đỏ và với cường độ của các tia tới bằng nhau thì trong ánh sáng tán xạ sẽ có nhiều tia hơn 16 lần. Tất cả các tia màu khác của quang phổ khả kiến ​​(xanh dương, lục lam, lục lam, vàng, cam) sẽ được đưa vào ánh sáng tán xạ với lượng tỷ lệ nghịch với lũy thừa bậc bốn của bước sóng của mỗi tia. Nếu bây giờ tất cả các tia tán xạ có màu được trộn theo tỷ lệ như vậy, thì màu của hỗn hợp các tia tán xạ sẽ có màu xanh lam.

Dài ánh sáng mặt trời(tức là, ánh sáng phát ra trực tiếp từ đĩa mặt trời), mất đi các tia chủ yếu là xanh lam và tím do tán xạ, thu được một màu vàng nhạt, đậm dần khi Mặt trời lặn về phía đường chân trời. Bây giờ các tia phải di chuyển một quãng đường dài hơn và dài hơn trong bầu khí quyển. Trên đường dài sự mất mát của bước sóng ngắn, tức là các tia tím, xanh lam, xanh lam, ngày càng trở nên đáng chú ý hơn và dưới ánh sáng trực tiếp của Mặt trời hoặc Mặt trăng, các tia sóng dài chủ yếu - đỏ, cam, vàng - chiếu tới bề mặt Trái đất. Do đó, màu của Mặt trời và Mặt trăng đầu tiên trở thành màu vàng, sau đó là màu cam và đỏ. Màu đỏ của Mặt trời và màu xanh của bầu trời là hai hệ quả của cùng một quá trình tán xạ. Trong ánh sáng trực tiếp, sau khi xuyên qua độ dày của khí quyển, chủ yếu còn lại các tia sóng dài (Mặt trời đỏ), các tia sóng ngắn (bầu trời xanh) rơi vào dạng ánh sáng tán xạ. Vì vậy, lý thuyết của Rayleigh đã giải thích rất rõ ràng và thuyết phục bí ẩn về bầu trời xanh và Mặt trời đỏ.

bầu trời tán xạ phân tử nhiệt