Hvorfor himmelen er blå - det er veldig vanskelig å finne svaret på et så enkelt spørsmål. Den beste løsningen på problemet ble foreslått for rundt 100 år siden av den engelske fysikeren Lord John Rayleigh.
Men la oss begynne på nytt. Så fargen på himmelen skal være den samme, men den er fortsatt blå. Hva skjer med hvitt lys i jordens atmosfære?
Solstråler
Den virkelige fargen på solstrålene er hvit. Hvitt lys er en blanding av fargede stråler. Ved å bruke et prisme kan vi lage en regnbue. Prisme deler en hvit stråle inn i fargede striper: rød, oransje, gul, grønn, blå, blå og fiolett. Når disse strålene går sammen, danner de igjen hvitt lys. Det kan antas at sollys først splitter seg i fargede komponenter. Så skjer det noe, og bare de blå strålene når overflaten av jorden.
Hypoteser fremmet til forskjellige tider
Det er flere mulige forklaringer. Luften som omgir jorden er en blanding av gasser: nitrogen, oksygen, argon og andre. I atmosfæren er det fortsatt vanndamp og iskrystaller. Støv og andre små partikler er suspendert i luften. I den øvre atmosfæren er et lag med ozon. Kan dette være grunnen?
Noen forskere mente at ozon og vannmolekyler absorberer røde stråler og overfører blå. Men det viste seg at det rett og slett ikke var nok ozon og vann i atmosfæren til å gjøre himmelen blå.
I 1869 foreslo engelskmannen John Tyndall at støv og andre partikler sprer lys.Blått lys er spredt i minst grad og passerer gjennom lag av slike partikler og når jordens overflate. I laboratoriet laget han en smog-modell og tente den med en lys hvit bjelke. Smoggen ble dypt blå.
Tyndall bestemte at hvis luften var helt ren, så ville ingenting spre lyset, og vi kunne beundre den lyse hvite himmelen. Lord Rayleigh støttet også denne ideen, men ikke så lenge. I 1899 publiserte han sin forklaring: det er luft, ikke støv eller røyk, som farger himmelen blå.
Forholdet mellom farge og bølgelengde
En del av solens stråler passerer mellom gassmolekylene, uten å kollidere med dem, og uten endringer når overflaten av jorden. Den andre, mest, blir absorbert av gassmolekyler. Når fotoner blir absorbert, blir molekyler begeistret, det vil si ladet med energi, og deretter avgir de i form av fotoner igjen. Disse sekundære fotonene har forskjellige bølgelengder og kan ha hvilken som helst farge - fra rød til lilla.
De sprer seg i alle retninger: til jorden og til solen og til sidene. Lord Rayleigh antydet at fargen på den utsendte strålen avhenger av overvekt av kvanta av en eller annen farge i strålen. I en kollisjon av et gassmolekyl med fotoner av sollys har det ene sekundære kvantet av rødt åtte kvanta blå.
Hva er resultatet? Intenst blått lys strømmer bokstavelig talt på oss fra alle sider fra milliarder av molekyler av atmosfæriske gasser. Fotoner i andre farger er blandet med dette lyset, så det har ikke en ren blå tone.
Hvorfor er himmelen blå - svaret
Før solen kommer til jordoverflaten, der mennesker kan tenke på den, må sollys passere gjennom hele luftskallet på planeten. Lys har et bredt spekter, der grunnleggende farger, nyanser av regnbuen fremdeles skiller seg ut. Fra dette spekteret har rødt den lengste lysbølgen, mens fiolett har den korteste. Ved solnedgang rødmer solskiven raskt og haster nærmere og nærmere horisonten.
I dette tilfellet må lys overvinne en stadig økende tykkelse av luft, og en del av bølgene går tapt. Først fiolett forsvinner, deretter blå, cyan. De lengste røde bølgene fortsetter å trenge til overflaten av jorden til det siste, og derfor har solskiven og glorie rundt den til de siste øyeblikkene har rødlige fargetoner.
Hva endrer seg på kvelden?
Nærmere solnedgang skynder Solen seg mot horisonten, jo lavere den faller, jo raskere nærmer seg kvelden. I slike øyeblikk begynner det atmosfæriske laget som skiller det opprinnelige sollyset fra jordoverflaten å øke kraftig på grunn av hellingsvinkelen. På et tidspunkt slutter tykningslaget å overføre andre lysbølger foruten de røde, og på dette øyeblikket gjør himmelen denne fargen. Blått er ikke lenger til stede, det blir absorbert når det passerer gjennom atmosfæren.
Interessant fakta: ved solnedgang passerer sol og himmel gjennom en hel rekke nyanser - ettersom en eller annen av dem slutter å passere gjennom atmosfæren. Det samme kan observeres ved soloppgang, årsakene til begge fenomenene er de samme.
Hva skjer når solen står opp?
Ved soloppgang går solstrålene gjennom den samme prosessen, men i omvendt rekkefølge. Det vil si at først de første strålene bryter gjennom atmosfæren i en sterk vinkel, bare det røde spekteret når overflaten. Derfor skvetter soloppgangen til å begynne med i rødt. Når soloppgangen og vinkelen endrer seg, begynner bølger av andre farger å passere - himmelen blir oransje, og da blir den vanlig blå. En halv dag dypt blå av himmelen blir observert, og så, om kvelden, begynner det å vende seg til det purpurrike. På den ene siden av himmelen, langt fra solen, observeres en blå-svart fargetone, men jo nærmere solnedgangen, jo mer røde fargetoner kan sees i nærheten av horisonten til solen forsvinner helt.
Slike fargefenomener blir observert overalt. Solen blir rød, og det samme er områder av himmelen nær den, både ved ekvator og ved polene. Dette fenomenet kan sees over hele planeten. Noen ganger har solnedganger eller soloppgang mer mettede røde fargetoner, dette skyldes atmosfærens tilstand, tilstedeværelsen av aerosoler eller suspensjoner i den. I andre tilfeller er fargen ikke så uttalt, mer moderat. Det er folketegn som lar deg bestemme været dagen etter ved solnedgangens nyanser - folk har lært seg å analysere farger og forutsi atmosfærens tilstand fra dem med større eller mindre nøyaktighet.
Dermed skyldes den røde fargen på solnedgang at det i en stor vinkel gjennom atmosfæren bare de røde fargene i solspekteret bryter gjennom og har den lengste bølgelengden. Den røde fargen på soloppgangene er assosiert med samme faktor.Resten av dagen er himmelen blå, da denne skyggen er i stand til å drukne ut det andre spekteret og har størst evne til å spre seg.