Δείτε γιατί ο ουρανός είναι μπλε και το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο

Ο ουρανός είναι μπλε σε μια ηλιόλουστη μέρα, αλλά κόκκινο ή πορτοκαλί κατά την ανατολή και το ηλιοβασίλεμα. Τα διαφορετικά χρώματα προκαλούνται από τη διασπορά του φωτός μέσα την ατμόσφαιρα της Γης. Εδώ είναι ένα απλό πείραμα μπορείτε να κάνετε για να δείτε πώς λειτουργεί αυτό:

Χρειάζεστε μόνο λίγα απλά υλικά για αυτό μετεωρολογικό έργο:

• Νερό
• Γάλα
• Διαφανές δοχείο με επίπεδες παράλληλες πλευρές
• Φακός ή φως κυττάρων

Ένα μικρό ορθογώνιο ενυδρείο λειτουργεί καλά για αυτό το πείραμα. Δοκιμάστε μια δεξαμενή 2-1 / 2-γαλόνι ή 5-γαλόνι. Οποιοδήποτε άλλο τετράγωνο ή ορθογώνιο διαυγές γυαλί ή πλαστικό δοχείο θα λειτουργήσει.

1. Γεμίστε το δοχείο με περίπου 3/4 γεμάτο νερό. Ενεργοποιήστε το φανάρι και κρατήστε το απέναντι από την πλευρά του δοχείου. Πιθανότατα δεν θα μπορείτε να δείτε τη δέσμη του φακού, αν και μπορεί να δείτε λαμπρές λάμπες όπου το φως χτυπά τη σκόνη, τις φυσαλίδες αέρα ή άλλα μικρά σωματίδια στο νερό. Αυτό μοιάζει πολύ με το πώς το ηλιακό φως ταξιδεύει μέσα στο διάστημα.
instagram viewer
2. Προσθέστε περίπου 1/4 φλιτζάνι γάλα (για δοχείο 2-1 / 2 γαλόνι - αυξήστε την ποσότητα γάλακτος για μεγαλύτερο δοχείο). Ανακατέψτε το γάλα μέσα στο δοχείο για να το αναμίξετε με νερό. Τώρα, αν λάμπει το φακό από την πλευρά της δεξαμενής, μπορείτε να δείτε την ακτίνα φωτός στο νερό. Τα σωματίδια από το γάλα διασκορπίζουν το φως. Εξετάστε το δοχείο από όλες τις πλευρές. Παρατηρήστε αν κοιτάξετε το δοχείο από το πλάι, η δέσμη του φακού φαίνεται ελαφρώς μπλε, ενώ το τέλος του φακού φαίνεται ελαφρώς κίτρινο.
3. Ανακατέψτε περισσότερο γάλα στο νερό. Καθώς αυξάνετε τον αριθμό των σωματιδίων στο νερό, το φως από το φακό είναι πιο έντονα διάσπαρτα. Η ακτίνα εμφανίζεται ακόμη πιο μπλε, ενώ η διαδρομή της δέσμης που απέχει περισσότερο από το φακό είναι από κίτρινο έως πορτοκαλί. Εάν κοιτάξετε το φανάρι από τη δεξαμενή, μοιάζει με πορτοκαλί ή κόκκινο, αντί με λευκό. Η δοκός φαίνεται επίσης να απλώνεται καθώς διασχίζει το δοχείο. Το μπλε άκρο, όπου υπάρχουν μερικά σωματίδια που διασκορπίζουν το φως, είναι σαν τον ουρανό σε μια καθαρή μέρα. Το πορτοκαλί άκρο είναι σαν τον ουρανό κοντά στην ανατολή ή το ηλιοβασίλεμα.

Το φως ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή μέχρι να συναντήσει σωματίδια, τα οποία την εκτροπή ή τη διασπορά. Σε καθαρό αέρα ή νερό, δεν μπορείτε να δείτε μια δέσμη φωτός και ταξιδεύει κατά μήκος μιας ευθείας διαδρομής. Όταν υπάρχουν σωματίδια στον αέρα ή στο νερό, όπως σκόνη, τέφρα, πάγος, ή σταγονίδια νερού, το φως διασκορπίζεται από τα άκρα των σωματιδίων.

Το γάλα είναι ένα κολλοειδές, το οποίο περιέχει μικροσκοπικά σωματίδια λίπους και πρωτεΐνης. Ανάμεικτα με το νερό, τα σωματίδια διασκορπίζονται ελαφρώς καθώς η σκόνη διασκορπίζεται στην ατμόσφαιρα. Το φως διαχέεται διαφορετικά, ανάλογα με το χρώμα ή το μήκος κύματος. Το μπλε φως διασκορπίζεται περισσότερο, ενώ το πορτοκαλί και το κόκκινο φως διαχέονται στο ελάχιστο. Κοιτάζοντας τον ουρανό την ημέρα είναι σαν να βλέπετε μια δέσμη φλας από το πλάι - βλέπετε το διάστικτο μπλε φως. Κοιτάζοντας την ανατολή ή το ηλιοβασίλεμα είναι σαν να κοιτάς κατευθείαν στην ακτίνα του φακού - βλέπεις το φως που δεν είναι διάσπαρτο, πορτοκαλί και κόκκινο.

Τι κάνει το ηλιοβασίλεμα και το ηλιοβασίλεμα διαφορετικό από τον καθημερινό ουρανό; Είναι το ποσό του ατμόσφαιρα το φως του ήλιου πρέπει να περάσει πριν φτάσει στα μάτια σας. Εάν σκέφτεστε την ατμόσφαιρα ως επίστρωση που καλύπτει τη Γη, το φως του ήλιου το μεσημέρι περνά μέσα από το λεπτότερο τμήμα της επικάλυψης (που έχει τον μικρότερο αριθμό σωματιδίων). Το φως του ήλιου κατά την ανατολή και το ηλιοβασίλεμα πρέπει να πάρει μια πλαγιά διαδρομή στο ίδιο σημείο, μέσα από πολύ περισσότερο "επίστρωση", που σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ περισσότερα σωματίδια που μπορούν να διασκορπιστούν το φως.

Ενώ πολλαπλοί τύποι διασκορπισμού εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα της Γης, η σκέδαση Rayleigh είναι κυρίως υπεύθυνη για το μπλε του ουρανού κατά τη διάρκεια της ημέρας και την κοκκινωπή απόχρωση του ήλιου που ανατέλλει και δύει. Το φαινόμενο Tyndall έρχεται επίσης στο παιχνίδι, αλλά δεν είναι η αιτία του μπλε ουρανού επειδή τα μόρια στον αέρα είναι μικρότερα από τα μήκη κύματος του ορατού φωτός.

• Smith, Glenn S. (2005). "Ανθρώπινη χρωματική όραση και το ακόρεστο μπλε χρώμα του ουρανού κατά τη διάρκεια της ημέρας". American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
• Young, Andrew T. (1981). "Rayleigh σκέδαση". Εφαρμοσμένη Οπτική. 20 (4): 533–5. doi:10.1364 / ΑΟ.20.000533