عندما تهب الرياح على الجميل السماء الزرقاءالرأس الأبيض الشفاف الرقيق، يبدأ الناس في البحث عنه أكثر فأكثر. إذا ارتدى في نفس الوقت معطفًا كبيرًا من الفرو الرمادي مع خيوط مطر فضية ، فإن من حوله يختبئون منه تحت المظلات. إذا كان الزي باللون الأرجواني الداكن، فإن الجميع يجلسون في المنزل ويريدون رؤية السماء الزرقاء المشمسة.
وفقط عندما تظهر مثل هذه السماء الزرقاء المشمسة التي طال انتظارها والتي تضفي الإبهار فستان ازرق، مزينة بأشعة الشمس الذهبية، يفرح الناس ويبتسمون ويغادرون منازلهم تحسبا للطقس الجيد.
إن السؤال عن سبب لون السماء الزرقاء كان يقلق العقول البشرية منذ زمن سحيق. لقد وجدت الأساطير اليونانية إجابتها. وزعموا أن هذا الظل أعطاه أنقى أنواع الكريستال الصخري.
وفي زمن ليوناردو دافنشي وغوته، سعوا أيضًا إلى الحصول على إجابة لسؤال لماذا السماء زرقاء. وكانوا يعتقدون أن اللون الأزرق للسماء يتم الحصول عليه عن طريق مزج الضوء مع الظلام. ولكن في وقت لاحق تم دحض هذه النظرية باعتبارها لا يمكن الدفاع عنها، لأنه اتضح أنه من خلال الجمع بين هذه الألوان، يمكنك الحصول على نغمات الطيف الرمادي فقط، ولكن ليس اللون.
وبعد مرور بعض الوقت، تمت محاولة تفسير الإجابة على سؤال لماذا السماء زرقاء في القرن الثامن عشر من قبل ماريوت وبوغير ويولر. لقد اعتقدوا أن هذا هو اللون الطبيعي للجزيئات التي يتكون منها الهواء. وقد لاقت هذه النظرية رواجاً حتى في بداية القرن التالي، خاصة عندما تبين أن الأكسجين السائل لونه أزرق والأوزون السائل لونه أزرق.
كان سوسور أول من طرح فكرة معقولة إلى حد ما، حيث اقترح أنه إذا كان الهواء نقيًا تمامًا، بدون شوائب، فسوف يتبين أن السماء سوداء. ولكن بما أن الغلاف الجوي يحتوي على عناصر مختلفة (على سبيل المثال، البخار أو قطرات الماء)، فإنها تعكس اللون، وتعطي السماء الظل المطلوب.
وبعد ذلك بدأ العلماء يقتربون أكثر فأكثر من الحقيقة. اكتشف أراغو الاستقطاب، وهو أحد خصائص الضوء المتناثر الذي يرتد من السماء. لقد ساعدت الفيزياء العالم بالتأكيد في هذا الاكتشاف. وفي وقت لاحق، بدأ باحثون آخرون في البحث عن الجواب. في الوقت نفسه، فإن مسألة سبب كون السماء زرقاء أثارت اهتمام العلماء لدرجة أنه تم اكتشافها كمية كبيرةالتجارب المختلفة التي أدت إلى فكرة ذلك سبب رئيسيمظهر اللون الأزرقهو أن أشعة شمسنا متناثرة ببساطة في الغلاف الجوي.
توضيح
أول من وضع إجابة رياضية لتشتت الضوء الجزيئي كان الباحث البريطاني رايلي. وافترض أن الضوء ينتشر ليس بسبب الشوائب الموجودة في الغلاف الجوي، ولكن بسبب جزيئات الهواء نفسها. وقد تم تطوير نظريته، وهذا هو الاستنتاج الذي توصل إليه العلماء.
أشعة الشمسيشقون طريقهم إلى الأرض عبر غلافها الجوي (طبقة سميكة من الهواء)، وهو ما يسمى بالغلاف الجوي للكوكب. تمتلئ السماء المظلمة بالكامل بالهواء، وهو على الرغم من كونه شفافًا تمامًا، إلا أنه ليس فارغًا، بل يتكون من جزيئات الغاز - النيتروجين (78٪) والأكسجين (21٪)، وكذلك قطرات الماء، والبخار، بلورات الجليد وقطع صغيرة من المواد الصلبة (على سبيل المثال، جزيئات الغبار والسخام والرماد وملح المحيط، وما إلى ذلك).
تتمكن بعض الأشعة من المرور بحرية بين جزيئات الغاز، متجاوزة إياها تمامًا، وبالتالي تصل إلى سطح كوكبنا دون تغيرات، لكن معظم الأشعة تصطدم بجزيئات الغاز، التي تصبح مثارة، وتستقبل الطاقة، وتطلق أشعة متعددة الألوان في اتجاهات مختلفة، تمامًا تلوين السماء، مما يؤدي إلى رؤية سماء زرقاء مشمسة.
يتكون الضوء الأبيض نفسه من جميع ألوان قوس قزح، والتي غالبًا ما يمكن رؤيتها عندما يتم تقسيمها إلى الأجزاء المكونة لها. يحدث أن جزيئات الهواء تبعثر الألوان الزرقاء والبنفسجية أكثر من غيرها، لأنها أقصر جزء من الطيف لأنها تمتلك أقصر طول موجي.
وعندما يمتزج اللونان الأزرق والبنفسجي في الجو مع كمية قليلة من الأحمر والأصفر والأخضر، تبدأ السماء "بالتوهج" باللون الأزرق.
نظرًا لأن الغلاف الجوي لكوكبنا ليس متجانسًا، ولكنه مختلف تمامًا (بالقرب من سطح الأرض فهو أكثر كثافة من الأعلى)، وله بنية وخصائص مختلفة، يمكننا أن نلاحظ الصبغات الزرقاء. قبل غروب الشمس أو شروقها، عندما يزداد طول أشعة الشمس بشكل ملحوظ، تنتشر الألوان الزرقاء والبنفسجية في الغلاف الجوي ولا تصل مطلقًا إلى سطح كوكبنا. وصلت بنجاح الموجات الصفراء والحمراء التي نلاحظها في السماء خلال هذه الفترة الزمنية.
وفي الليل، عندما لا تصل أشعة الشمس إلى جهة معينة من الكوكب، يصبح الغلاف الجوي هناك شفافا، ونرى الفضاء "الأسود". وهذا بالضبط ما يراه رواد الفضاء فوق الغلاف الجوي. ومن الجدير بالذكر أن رواد الفضاء كانوا محظوظين، لأنه عندما يكونون على ارتفاع أكثر من 15 كم فوق سطح الأرض، يمكنهم خلال النهار مراقبة الشمس والنجوم في نفس الوقت.
لون السماء على الكواكب الأخرى
وبما أن لون السماء يعتمد إلى حد كبير على الغلاف الجوي، فليس من المستغرب أن تكون ذات ألوان مختلفة على كواكب مختلفة. ومن المثير للاهتمام أن الغلاف الجوي لزحل له نفس لون الغلاف الجوي لكوكبنا.
سماء أورانوس ذات لون زبرجد جميل جدًا. يتكون غلافه الجوي بشكل رئيسي من الهيليوم والهيدروجين.كما أنه يحتوي على غاز الميثان الذي يمتص اللون الأحمر بالكامل وينثر اللونين الأخضر والأزرق. سماء نبتون زرقاء: في الغلاف الجوي لهذا الكوكب، لا يوجد الكثير من الهيليوم والهيدروجين مثلنا، ولكن هناك الكثير من الميثان، الذي يحيد الضوء الأحمر.
الغلاف الجوي على القمر والقمر الصناعي للأرض وكذلك على عطارد وبلوتو غائب تمامًا ، وبالتالي لا تنعكس أشعة الضوء ، وبالتالي فإن السماء هنا سوداء ويمكن تمييز النجوم بسهولة. الأزرق و الألوان الخضراءيمتص الغلاف الجوي لكوكب الزهرة أشعة الشمس بالكامل، وعندما تكون الشمس قريبة من الأفق تكون السماء صفراء.
يتم نشر نص العمل بدون صور وصيغ.
النسخة الكاملةالعمل متاح في علامة التبويب "ملفات العمل" بتنسيق PDF
أثناء اللعب في الشارع، لاحظت ذات مرة السماء، كانت غير عادية: لا نهاية لها، لا نهاية لها، زرقاء، زرقاء! وفقط الغيوم غطت هذا اللون الأزرق قليلاً. تساءلت لماذا السماء زرقاء؟ تذكرت على الفور أغنية الثعلب أليس من حكاية بينوكيو "يا لها من سماء زرقاء ...!" ودرس جغرافيا حيث أثناء دراسة موضوع "الطقس" وصفنا حالة السماء وقلنا أيضًا أنها زرقاء. إذن، لماذا السماء زرقاء؟ عندما عدت إلى المنزل، سألت أمي هذا السؤال. أخبرتني أنه عندما يبكي الناس، فإنهم يطلبون المساعدة من السماء. تمسح السماء دموعهم فتتحول إلى اللون الأزرق كالبحيرة. لكن قصة والدتي لم تجب سؤالي. قررت أن أسأل زملائي والمعلمين إذا كانوا يعرفون لماذا كانت السماء زرقاء؟ شارك في الاستطلاع 24 طالبًا و17 معلمًا. وبعد معالجة الاستبيانات حصلنا على النتائج التالية:
في المدرسة، أثناء درس الجغرافيا، سألت المعلم هذا السؤال. فأجابتني أن لون السماء يمكن تفسيره بسهولة من وجهة نظر الفيزياء. وتسمى هذه الظاهرة التشتت. تعلمت من ويكيبيديا أن التشتت هو عملية تحلل الضوء إلى طيف. اقترحت معلمة الجغرافيا لاريسا بوريسوفنا أن ألاحظ هذه الظاهرة تجريبياً. وذهبنا إلى غرفة الفيزياء. وافق فاسيلي ألكساندروفيتش، مدرس الفيزياء، عن طيب خاطر على مساعدتنا في ذلك. باستخدام معدات خاصة، تمكنت من تتبع كيفية حدوث عملية التشتت في الطبيعة.
من أجل العثور على إجابة السؤال لماذا السماء زرقاء، قررنا إجراء دراسة. ومن هنا جاءت فكرة كتابة المشروع. قمنا مع المشرف بتحديد موضوع البحث والغرض منه وأهدافه، وطرحنا فرضية، وطرق البحث المحددة وآليات تنفيذ فكرتنا.
فرضية: يتم إرسال الضوء إلى الأرض عن طريق الشمس، وفي أغلب الأحيان عندما ننظر إليها يبدو لنا أبيض مبهر. لذلك يجب أن تكون هناك سماء أبيض؟ ولكن في الواقع السماء زرقاء. وسنجد في سياق الدراسة تفسيرات لهذه التناقضات.
هدف: ابحث عن إجابة السؤال لماذا السماء زرقاء واكتشف على ماذا يعتمد لونها.
مهام: 1. تعرف على المواد النظرية حول الموضوع
2. دراسة عملية لظاهرة تشتت الضوء
3. راقب لون السماء وقت مختلفأيام وفي طقس مختلف
موضوع الدراسة: سماء
غرض:ضوء ولون السماء
طرق البحث:التحليل، التجربة، الملاحظة
مراحل العمل:
1. نظري
2. عملي
3. الخاتمة: الاستنتاجات حول موضوع البحث
الأهمية العملية للعمل: يمكن استخدام المواد البحثية في دروس الجغرافيا والفيزياء كوحدة تعليمية.
2. الجزء الرئيسي.
2.1. الجوانب النظرية للمشكلة. ظاهرة السماء الزرقاء من وجهة نظر الفيزياء
لماذا السماء زرقاء - من الصعب جدًا العثور على إجابة لمثل هذا السؤال البسيط. أولا، دعونا نحدد المفهوم. السماء هي الفضاء الموجود فوق الأرض أو سطح أي جسم فلكي آخر. بشكل عام، يُطلق على السماء عادةً اسم البانوراما التي تنفتح عند النظر من سطح الأرض (أو أي جسم فلكي آخر) باتجاه الفضاء.
لقد أرهق العديد من العلماء أدمغتهم بحثًا عن إجابة. كتب ليوناردو دافنشي وهو يراقب النار في المدفأة: "الضوء فوق الظلام يصبح أزرق اللون". ولكن من المعروف اليوم أن اندماج الأبيض والأسود ينتج اللون الرمادي.
أرز. 1. فرضية ليوناردو دافنشي
كاد إسحاق نيوتن أن يفسر لون السماء، ولكن لهذا كان عليه أن يفترض أن قطرات الماء الموجودة في الغلاف الجوي لها جدران رقيقة مثل فقاعات الصابون. لكن اتضح أن هذه القطرات عبارة عن كرات، مما يعني أنه ليس لها سمك جدار. وهكذا انفجرت فقاعة نيوتن!
أرز. 2. فرضية نيوتن
أفضل حل لهذه المشكلة اقترحه الفيزيائي الإنجليزي اللورد جون رايلي منذ حوالي 100 عام. لكن لنبدأ من البداية. تبعث الشمس ضوءًا أبيضًا يعمي البصر، مما يعني أن لون السماء يجب أن يكون هو نفسه، لكنه لا يزال أزرقًا. ماذا يحدث للضوء الأبيض في الغلاف الجوي؟ عند المرور عبر الغلاف الجوي، كما لو كان من خلال المنشور، فإنه ينقسم إلى سبعة ألوان. ربما تعرف هذه السطور: كل صياد يريد أن يعرف مكان تواجد طائر الدراج. هناك معنى عميق مخفي في هذه الجمل. إنها تمثل لنا الألوان الأساسية في طيف الضوء المرئي.
أرز. 3. طيف الضوء الأبيض.
أفضل عرض طبيعي لهذا الطيف هو بالطبع قوس قزح.
أرز. 4 طيف الضوء المرئي
الضوء المرئي هو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي تمتلك موجاته أطوال موجية مختلفة. وهناك أيضًا نور غير مرئي، لا تراه أعيننا. هذه هي الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. ونحن لا نراه لأن طوله إما طويل جدًا أو قصير جدًا. إن رؤية الضوء تعني إدراك لونه، ولكن اللون الذي نراه يعتمد على الطول الموجي. أطول الموجات المرئية تكون باللون الأحمر، وأقصرها تكون باللون البنفسجي.
إن قدرة الضوء على التشتت، أي الانتشار في وسط ما، تعتمد أيضًا على الطول الموجي. موجات الضوء الأحمر تشتت الأسوأ، لكن الألوان الزرقاء والبنفسجية لها قدرة عالية على التشتت.
أرز. 5. القدرة على تشتت الضوء
وأخيرًا، اقتربنا من إجابة سؤالنا، لماذا السماء زرقاء؟ كما ذكر أعلاه، الأبيض هو خليط من كل شيء الألوان الممكنة. وعندما يصطدم بجزيء غاز، فإن كل مكون من الألوان السبعة للضوء الأبيض يتناثر. وفي الوقت نفسه، فإن الضوء ذو الموجات الأطول ينتشر بشكل أسوأ من الضوء ذي الموجات القصيرة. ولهذا السبب، يظل الطيف الأزرق في الهواء 8 مرات أكثر من اللون الأحمر. على الرغم من أن اللون البنفسجي لديه أقصر طول موجي، إلا أن السماء لا تزال تظهر باللون الأزرق بسبب خليط الأطوال الموجية البنفسجي والأخضر. بالإضافة إلى ذلك، ترى أعيننا اللون الأزرق بشكل أفضل من اللون البنفسجي، بالنظر إلى نفس السطوع لكليهما. هذه الحقائق هي التي تحدد نظام الألوانالسماء: الجو مملوء فعليًا بأشعة اللون الأزرق والأزرق.
ومع ذلك، السماء ليست دائما زرقاء. خلال النهار نرى السماء زرقاء، سماوية، رمادية، في المساء - حمراء (المرفق 1).لماذا غروب الشمس أحمر؟ أثناء غروب الشمس تقترب الشمس من الأفق، ويتجه شعاع الشمس نحو سطح الأرض ليس بشكل عمودي كما في النهار، بل بزاوية. ولذلك فإن المسار الذي يسلكه عبر الغلاف الجوي أطول بكثير مما يقطعه خلال النهار عندما تكون الشمس مرتفعة. ولهذا السبب، يتم امتصاص الطيف الأزرق والأزرق في الغلاف الجوي قبل وصوله إلى الأرض، وتصل موجات الضوء الأطول من الطيف الأحمر إلى سطح الأرض، مما يؤدي إلى تلوين السماء باللونين الأحمر والأصفر. ومن الواضح أن التغير في لون السماء يرتبط بدوران الأرض حول محورها، وبالتالي بزاوية سقوط الضوء على الأرض.
2.2. الجوانب العملية. طريقة تجريبية لحل المشكلة
في صف الفيزياء تعرفت على جهاز الطيف. أخبرني مدرس الفيزياء فاسيلي ألكساندروفيتش بمبدأ تشغيل هذا الجهاز، وبعد ذلك أجريت بشكل مستقل تجربة تسمى التشتت. ينكسر شعاع الضوء الأبيض الذي يمر عبر المنشور ونرى قوس قزح على الشاشة. (الملحق 2).ساعدتني هذه التجربة على فهم كيف يظهر هذا الخلق المذهل للطبيعة في السماء. وبمساعدة جهاز المطياف، يستطيع العلماء اليوم الحصول على معلومات حول تركيب وخصائص المواد المختلفة.
الصورة 1. عرض لتجربة التشتت في
غرفة الفيزياء
كنت أرغب في الحصول على قوس قزح في المنزل. أخبرتني أستاذة الجغرافيا، لاريسا بوريسوفنا، كيف أفعل ذلك. كان التناظرية للمطياف عبارة عن وعاء زجاجي به ماء ومرآة ومصباح يدوي وورقة بيضاء. ضع مرآة في وعاء به ماء ثم ضع ورقة بيضاء خلف الوعاء. نقوم بتوجيه ضوء المصباح اليدوي على المرآة بحيث يسقط الضوء المنعكس على الورقة. لقد ظهر قوس قزح على قطعة من الورق مرة أخرى! (الملحق 3).من الأفضل إجراء التجربة في غرفة مظلمة.
لقد قلنا بالفعل أعلاه أن الضوء الأبيض يحتوي بالفعل على جميع ألوان قوس قزح. يمكنك التأكد من ذلك وإعادة كل الألوان إلى اللون الأبيض من خلال صنع قمة قوس قزح (الملحق 4).إذا قمت بتدويره كثيرًا، فسوف تندمج الألوان وسيتحول القرص إلى اللون الأبيض.
بالرغم من التفسير العلميتشكل قوس قزح، تبقى هذه الظاهرة إحدى المشاهد البصرية الغامضة في الغلاف الجوي. شاهد واستمتع!
3 - الخلاصة
بحثاً عن إجابة لسؤال الأطفال الذي كثيراً ما يطرحه الآباء: "لماذا السماء زرقاء؟" لقد تعلمت الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام والمفيدة. إن التناقضات في فرضيتنا اليوم لها تفسير علمي:
السر كله يكمن في لون السماء في غلافنا الجوي - في الغلاف الجوي لكوكب الأرض.
شعاع الشمس الأبيض، الذي يمر عبر الغلاف الجوي، ينقسم إلى أشعة من سبعة ألوان.
الأشعة الحمراء والبرتقالية هي الأطول، والأشعة الزرقاء هي الأقصر.
تصل الأشعة الزرقاء إلى الأرض بشكل أقل من غيرها، وبفضل هذه الأشعة يتخلل السماء اللون الأزرق
السماء ليست دائما زرقاء وهذا بسبب الحركة المحورية للأرض.
ومن الناحية التجريبية، تمكنا من تصور وفهم كيفية حدوث التشتت في الطبيعة. على ساعة الفصلفي المدرسة، أخبرت زملائي لماذا السماء زرقاء. وكان من المثير للاهتمام أيضًا معرفة أين يمكن ملاحظة ظاهرة التشتت في مجتمعنا الحياة اليومية. لقد وجدت العديد من الاستخدامات العملية لهذه الظاهرة الفريدة. (الملحق 5).في المستقبل أود مواصلة دراسة السماء. كم عدد الأسرار الأخرى التي يحملها؟ ما هي الظواهر الأخرى التي تحدث في الغلاف الجوي وما هي طبيعتها؟ وكيف تؤثر على البشر وكل أشكال الحياة على الأرض؟ ولعل هذه ستكون موضوعات بحثي المستقبلي.
فهرس
1. ويكيبيديا – الموسوعة الحرة
2. لوس أنجلوس ماليكوفا. الكتاب المدرسي الإلكتروني في الفيزياء "البصريات الهندسية"
3. بيريشكين أ.ف. الفيزياء. الصف التاسع. كتاب مدرسي. م: الحبارى، 2014، ص202-209
4.htt;/www. voprosy-kak-ipochemu.ru
5. أرشيف الصور الشخصية "Sky over Golyshmanovo"
المرفق 1.
"السماء فوق جوليشمانوفو"(ارشيف الصور الشخصية)
الملحق 2.
تشتيت الضوء باستخدام جهاز المطياف
الملحق 3.
تشتت الضوء في المنزل
"قوس المطر"
الملحق 4.
قمة قوس قزح
أعلى أثناء الراحة أعلى أثناء الدوران
الملحق 5.
الاختلاف في حياة الإنسان
أضواء الماس على متن الطائرة
المصابيح الأمامية للسيارة
علامات عاكسة
لماذا السماء زرقاء؟ من الصعب العثور على إجابة لمثل هذا السؤال البسيط. لقد قام العديد من العلماء بإرهاق أدمغتهم بحثًا عن إجابة. تم اقتراح أفضل حل لهذه المشكلة منذ حوالي 100 عام من قبل عالم فيزياء إنجليزي اللورد جون رايلي.
تبعث الشمس ضوءًا أبيض نقيًا بشكل مبهر. وهذا يعني أن لون السماء يجب أن يكون هو نفسه، لكنه لا يزال أزرق. ماذا يحدث للضوء الأبيض في الغلاف الجوي للأرض؟
الضوء الأبيض هو مزيج من الأشعة الملونة. باستخدام المنشور يمكننا صنع قوس قزح.
يقسم المنشور الشعاع الأبيض إلى خطوط ملونة:
■أحمر
■البرتقالي
■ الأصفر
■ الأخضر
■ الأزرق
■ الأزرق
■ الأرجواني
وبجمع هذه الأشعة معًا، فإنها تشكل الضوء الأبيض مرة أخرى. يمكن الافتراض أن ضوء الشمس ينقسم أولاً إلى مكونات ملونة. ثم يحدث شيء ما، ولا تصل إلا الأشعة الزرقاء إلى سطح الأرض.
فلماذا السماء زرقاء؟
هناك عدة تفسيرات محتملة. الهواء المحيط بالأرض عبارة عن خليط من الغازات: النيتروجين والأكسجين والأرجون وغيرها. ويوجد أيضًا بخار الماء وبلورات الجليد في الغلاف الجوي. يتم تعليق الغبار والجزيئات الصغيرة الأخرى في الهواء. في الطبقات العلياهناك طبقة من الأوزون في الغلاف الجوي. هل يمكن أن يكون هذا هو السبب؟ ويعتقد بعض العلماء أن جزيئات الأوزون والماء تمتص الأشعة الحمراء وتنقل الأشعة الزرقاء. ولكن اتضح أنه ببساطة لم يكن هناك ما يكفي من الأوزون والماء في الغلاف الجوي لتلوين السماء باللون الأزرق.
في عام 1869، رجل إنجليزي جون تيندالاقترح أن الغبار والجسيمات الأخرى تبعثر الضوء. الضوء الأزرق هو الأقل تناثرًا ويمر عبر طبقات من هذه الجزيئات ليصل إلى سطح الأرض. وفي مختبره، ابتكر نموذجًا للضباب الدخاني وأضاءه بشعاع أبيض ساطع. تحول الضباب الدخاني إلى اللون الأزرق العميق. قرر تيندال أنه إذا كان الهواء صافيا تماما، فلن ينثر الضوء أي شيء، ويمكننا الإعجاب بالسماء البيضاء الساطعة. اللورد رايليكما أيد هذه الفكرة، ولكن ليس لفترة طويلة. في عام 1899 نشر تفسيره:
إن الهواء، وليس الغبار أو الدخان، هو الذي يلوّن السماء باللون الأزرق.
النظرية الرئيسية حول اللون الأزرق للسماء
وتمر بعض أشعة الشمس بين جزيئات الغاز دون أن تصطدم بها وتصل إلى سطح الأرض دون تغيير. أما الجزء الأكبر الآخر فتمتصه جزيئات الغاز. عندما يتم امتصاص الفوتونات، تصبح الجزيئات متحمسة، أي أنها مشحونة بالطاقة، ثم تنبعث منها على شكل فوتونات. هذه الفوتونات الثانوية لها أطوال موجية مختلفة ويمكن أن تكون بأي لون من الأحمر إلى البنفسجي. وينتشرون في كل الاتجاهات: نحو الأرض، ونحو الشمس، ونحو الجوانب. اقترح اللورد رايلي أن لون الشعاع المنبعث يعتمد على غلبة الكميات من لون أو آخر في الشعاع. عندما يصطدم جزيء غاز بفوتونات الأشعة الشمسية، يكون هناك ثمانية كوانتا زرقاء لكل كمية حمراء ثانوية.
ما هي النتيجة؟ ينهمر الضوء الأزرق المكثف علينا من جميع الاتجاهات من مليارات جزيئات الغاز الموجودة في الغلاف الجوي. يحتوي هذا الضوء على فوتونات من ألوان أخرى مختلطة، لذا فهو ليس أزرقًا خالصًا.
لماذا إذن يكون لون غروب الشمس أحمر؟
ومع ذلك، السماء ليست دائما زرقاء. السؤال الذي يطرح نفسه بطبيعة الحال: إذا كنا نرى السماء زرقاء طوال اليوم، فلماذا يكون غروب الشمس أحمر؟ اللون الأحمر هو الأقل تشتتاً بواسطة جزيئات الغاز. أثناء غروب الشمس، تقترب الشمس من الأفق ويتجه شعاع الشمس نحو سطح الأرض ليس بشكل عمودي، كما هو الحال في النهار، ولكن بزاوية.
ولذلك فإن المسار الذي يسلكه عبر الغلاف الجوي أطول بكثير مما يقطعه خلال النهار عندما تكون الشمس مرتفعة. ولهذا السبب، يتم امتصاص الطيف الأزرق والأزرق في طبقة سميكة من الغلاف الجوي، ولا يصل إلى الأرض. وتصل موجات الضوء الأطول من الطيف الأحمر والأصفر إلى سطح الأرض، وتلوين السماء والسحب باللونين الأحمر والأصفر المميزين لغروب الشمس.
التفسير العلمي
أعلاه قدمنا الجواب نسبيا بلغة بسيطة. أدناه سوف نقتبس الأساس المنطقي باستخدام المصطلحات والصيغ العلمية.
مقتبس من ويكي:
السبب وراء ظهور السماء باللون الأزرق هو أن الهواء ينثر الضوء ذو الطول الموجي القصير أكثر من الضوء ذو الطول الموجي الطويل. تتناسب شدة تشتت رايلي، الناتجة عن التقلبات في عدد جزيئات غازات الهواء في الأحجام المتناسبة مع الأطوال الموجية للضوء، مع 1/lect 4، lect هو الطول الموجي، أي أن الجزء البنفسجي من الطيف المرئي مبعثر تقريبًا 16 مرة أكثر كثافة من اللون الأحمر. نظرًا لأن الضوء الأزرق له طول موجي أقصر، فإنه في نهاية الطيف المرئي، ينتشر في الغلاف الجوي أكثر من الضوء الأحمر. ونتيجة لذلك فإن منطقة السماء خارج اتجاه الشمس يكون لونها أزرق (ولكن ليس بنفسجي)، حيث أن الطيف الشمسي غير متساوٍ وكثافة اللون البنفسجي فيه أقل، وأيضاً بسبب قلة الحساسية. من العين إلى اللون البنفسجي وأكبر إلى اللون الأزرق، وهو ما يهيج ليس فقط أولئك الذين لديهم حساسية منه اللون الأزرقالمخاريط في شبكية العين، ولكنها حساسة أيضًا للأشعة الحمراء والخضراء).
أثناء غروب الشمس والفجر، ينتقل الضوء بشكل عرضي إلى سطح الأرض، بحيث يصبح المسار الذي يقطعه الضوء في الغلاف الجوي أطول بكثير منه خلال النهار. ولهذا السبب، فإن معظم الضوء الأزرق وحتى الأخضر يتشتت من الضوء المباشر. ضوء الشمسلذلك فإن ضوء الشمس المباشر وكذلك السحب المضاءة بها والسماء القريبة من الأفق مطلية باللون الأحمر.
ربما، مع تكوين مختلف للغلاف الجوي، على سبيل المثال، على الكواكب الأخرى، قد يكون لون السماء، بما في ذلك عند غروب الشمس، مختلفا. على سبيل المثال، لون السماء على المريخ هو اللون الوردي المحمر.
يعد التشتت والامتصاص من الأسباب الرئيسية لضعف شدة الضوء في الغلاف الجوي. ويختلف التشتت كدالة لنسبة قطر الجسيم المنتثر إلى الطول الموجي للضوء. وعندما تكون هذه النسبة أقل من 1/10، يحدث انتثار رايلي، حيث يتناسب معامل الانتثار مع 1/4 . عند القيم الأكبر لنسبة حجم الجسيمات المنتشرة إلى الطول الموجي، يتغير قانون التشتت وفقًا لمعادلة غوستاف مي؛ وعندما تكون هذه النسبة أكبر من 10، يتم تطبيق قوانين البصريات الهندسية بدقة كافية للممارسة.
ميزانية البلدية مؤسسة تعليمية
"مدرسة كيسلوفسكايا الثانوية" في منطقة تومسك
بحث
الموضوع: لماذا لون غروب الشمس أحمر؟
(تشتت الضوء)
انتهى العمل: ،
طالب في الصف 5أ
مشرف؛
مدرس كيمياء
1. مقدمة …………………………………………………………………………………………………… 3
2. الجزء الرئيسي ……………………………………………… 4
3. ما هو الضوء …………………………………………..4
موضوع الدراسة- غروب الشمس والسماء.
فرضيات البحث:
وللشمس أشعة تلون السماء بألوان مختلفة؛
يمكن الحصول على اللون الأحمر في ظروف المختبر.
أهمية موضوعي تكمن في أنه سيكون مثيرا للاهتمام ومفيدا للمستمعين لأن الكثير من الناس ينظرون إلى السماء الزرقاء الصافية ويعجبون بها، والقليل من يعرف لماذا تكون زرقاء أثناء النهار وحمراء عند غروب الشمس وما الذي يعطي هذا هو لونه.
2. الجزء الرئيسي
للوهلة الأولى، يبدو هذا السؤال بسيطا، لكنه في الواقع يؤثر على جوانب عميقة من انكسار الضوء في الغلاف الجوي. قبل أن تتمكن من فهم إجابة هذا السؤال، عليك أن تكون لديك فكرة عن ماهية الضوء..jpg" align="left" height="1 src=">
ما هو الضوء؟
ضوء الشمس هو الطاقة. وتتحول حرارة أشعة الشمس التي تركزها العدسة إلى نار. ينعكس الضوء والحرارة عن طريق الأسطح البيضاء وتمتصها الأسطح السوداء. ولهذا السبب الملابس البيضاء أكثر برودة من الملابس السوداء.
ما هي طبيعة الضوء؟ أول شخص حاول بجدية دراسة الضوء كان إسحاق نيوتن. كان يعتقد أن الضوء يتكون من جسيمات جسيمية تنطلق كالرصاص. لكن بعض خصائص الضوء لا يمكن تفسيرها بهذه النظرية.
واقترح عالم آخر، هويجنز، تفسيرا مختلفا لطبيعة الضوء. لقد طور نظرية "الموجة" للضوء. لقد كان يعتقد أن الضوء يشكل نبضات أو أمواج، بنفس الطريقة التي يخلق بها الحجر الذي يتم رميه في البركة موجات.
ما هي وجهات النظر التي يحملها العلماء اليوم حول أصل الضوء؟ ويعتقد حاليا أن هناك موجات ضوئية صفاتكل من الجسيمات والموجات في نفس الوقت. وتجرى التجارب لتأكيد كلتا النظريتين.
يتكون الضوء من فوتونات، وهي جسيمات عديمة الوزن والكتلة تنتقل بسرعة حوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية ولها خصائص الموجات. التردد الموجي للضوء يحدد لونه. وبالإضافة إلى ذلك، كلما زاد تردد التذبذب، كلما كان الطول الموجي أقصر. كل لون له تردد الاهتزاز والطول الموجي الخاص به. يتكون ضوء الشمس الأبيض من العديد من الألوان التي يمكن رؤيتها عندما ينكسر من خلال المنشور الزجاجي.
1. المنشور يحلل الضوء.
2. الضوء الأبيض معقد.
إذا نظرت عن كثب إلى مرور الضوء من خلال المنشور الثلاثي، يمكنك أن ترى أن تحلل الضوء الأبيض يبدأ بمجرد مرور الضوء من الهواء إلى الزجاج. بدلا من الزجاج، يمكنك استخدام مواد أخرى شفافة للضوء.
ومن اللافت للنظر أن هذه التجربة استمرت قرونا، ولا تزال منهجيتها تستخدم في المختبرات دون تغييرات تذكر.
تشتت (خط العرض) - التشتت والتشتت - التشتت
I. تجارب نيوتن على التشتت.
I. كان نيوتن أول من قام بدراسة ظاهرة تشتت الضوء وتعتبر من أهم إنجازاته العلمية. ليس من قبيل الصدفة أنه على شاهد قبره، الذي تم تشييده عام 1731 ومزين بأشكال لشباب يحملون في أيديهم شعارات أهم اكتشافاته، يحمل أحد الأشخاص منشورًا، ويحتوي النقش الموجود على النصب التذكاري على الكلمات: " وحقق في اختلاف أشعة الضوء وظهورها خصائص مختلفةالذي لم يشك فيه أحد من قبل." البيان الأخير ليس دقيقا تماما. كان التشتت معروفًا سابقًا، لكن لم تتم دراسته بالتفصيل. أثناء تحسين التلسكوبات، لاحظ نيوتن أن الصورة التي تنتجها العدسة كانت ملونة عند الحواف. ومن خلال فحص الحواف الملونة بالانكسار، حقق نيوتن اكتشافاته في مجال البصريات.
الطيف المرئي
عندما يتحلل شعاع أبيض في منشور، يتشكل طيف ينكسر فيه إشعاع ذو أطوال موجية مختلفة بزوايا مختلفة. الألوان المتضمنة في الطيف، أي تلك الألوان التي يمكن أن تنتجها موجات ضوئية ذات طول موجي واحد (أو نطاق ضيق جدًا)، تسمى الألوان الطيفية. يتم عرض الألوان الطيفية الرئيسية (التي لها أسماء خاصة بها)، بالإضافة إلى خصائص انبعاث هذه الألوان في الجدول:
يجب أن يتطابق كل "لون" في الطيف مع موجة ضوئية ذات طول معين
ويمكن الحصول على أبسط فكرة عن الطيف من خلال النظر إلى قوس قزح. يشكل الضوء الأبيض المنكسر في قطرات الماء قوس قزح، لأنه يتكون من أشعة كثيرة من جميع الألوان، وتنكسر بشكل مختلف: الأحمر هو الأضعف، والأزرق والبنفسجي هو الأقوى. يدرس علماء الفلك أطياف الشمس والنجوم والكواكب والمذنبات، حيث يمكن تعلم الكثير من الأطياف.
Nitrogen" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">النيتروجين. يتفاعل الضوء الأحمر والأزرق بشكل مختلف مع الأكسجين. وبما أن الطول الموجي للون الأزرق يتوافق تقريبًا مع حجم ذرة الأكسجين وبسبب هذا اللون الأزرق فالضوء ينثر بواسطة الأكسجين في اتجاهات مختلفة، بينما الضوء الأحمر يمر بسهولة عبر طبقة الغلاف الجوي، وفي الواقع فإن الضوء البنفسجي ينتشر بشكل أكبر في الغلاف الجوي، ولكن العين البشرية أقل حساسية له من الضوء الأزرق، والنتيجة هي أن تتعرض عين الإنسان من جميع جوانبها للضوء الأزرق المنبعث من الأكسجين، مما يجعل السماء تبدو زرقاء بالنسبة لنا.
وبدون الغلاف الجوي على الأرض، ستظهر لنا الشمس كنجم أبيض لامع وستكون السماء سوداء.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
ظواهر غير عادية
https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt="Aurora)" align="left" width="140" height="217 src=">!} الشفق القطبي منذ العصور القديمة، أعجب الناس بالصورة المهيبة للشفق القطبي وتساءلوا عن أصلهم. تم العثور على واحدة من أقدم الإشارات إلى الشفق القطبي في أرسطو. في كتابه "الأرصاد الجوية" الذي كتبه منذ 2300 عام، يمكنك أن تقرأ: "في بعض الأحيان في الليالي الصافية، تُلاحظ العديد من الظواهر في السماء - فجوات، فجوات، لون أحمر دموي...
يبدو أن هناك نار مشتعلة."
لماذا تموج شعاع واضح في الليل؟
ما هو اللهب الرقيق الذي ينتشر في السماء؟
مثل البرق دون تهديد السحب
تسعى من الأرض إلى ذروتها؟
كيف يمكن أن تكون تلك الكرة المجمدة
هل كان هناك حريق في منتصف الشتاء؟
ما هو الشفق؟ كيف يتم تشكيلها؟
إجابة. الشفق هو توهج مضيء ناتج عن تفاعل الجسيمات المشحونة (الإلكترونات والبروتونات) المتطايرة من الشمس مع ذرات وجزيئات الغلاف الجوي للأرض. وظهور هذه الجسيمات المشحونة في مناطق معينة من الغلاف الجوي وعلى ارتفاعات معينة هو نتيجة تفاعل الرياح الشمسية مع حقل مغناطيسيأرض.
الهباء الجوي" href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">تناثر الغبار والرطوبة في الهباء الجوي، وهذه هي السبب الرئيسي لتحلل اللون الشمسي (التشتت). وفي موقع الذروة، يحدث حدوث يحدث شعاع الشمس على مكونات الهباء الجوي بزاوية قائمة تقريبا، وتكون طبقتها بين عيون الراصد والشمس ضئيلة، وكلما انخفضت الشمس إلى الأفق، كلما زاد سمك الطبقة الهواء الجويوكمية الهباء الجوي المعلق فيه. تغير أشعة الشمس بالنسبة للراصد زاوية سقوطها على الجسيمات العالقة، ومن ثم يتم ملاحظة تشتت ضوء الشمس. لذلك، كما ذكرنا أعلاه، يتكون ضوء الشمس من سبعة ألوان أساسية. كل لون، مثل الموجة الكهرومغناطيسية، له طوله الخاص وقدرته على التبدد في الغلاف الجوي. يتم ترتيب الألوان الأساسية للطيف على مقياس من الأحمر إلى البنفسجي. اللون الأحمر هو الأقل قدرة على التبدد (وبالتالي الامتصاص) في الجو. ومع ظاهرة التشتت فإن كل الألوان التي تتبع اللون الأحمر على المقياس تتناثر بواسطة مكونات معلق الهباء الجوي وتمتصها. المراقب يرى اللون الأحمر فقط. وهذا يعني أنه كلما زادت سماكة طبقة الهواء الجوي، زادت كثافة المادة المعلقة، وتشتتت وامتصت أشعة الطيف أكثر. ظاهرة طبيعية معروفة: بعد الانفجار القوي لبركان كراكاتوا في عام 1883، لوحظت غروب الشمس الأحمر المشرق بشكل غير عادي في أماكن مختلفة من الكوكب لعدة سنوات. ويفسر ذلك الإطلاق القوي للغبار البركاني في الغلاف الجوي أثناء الثوران.
أعتقد أن بحثي لن ينتهي هنا. لا يزال لدي أسئلة. أريد أن أعرف:
ماذا يحدث عندما تمر أشعة الضوء سوائل مختلفة، حلول؛
كيف ينعكس الضوء ويمتصه.
بعد الانتهاء من هذا العمل، أصبحت مقتنعا بمدى روعة وفائدة الأنشطة العملية التي يمكن احتواؤها في ظاهرة انكسار الضوء. وهذا ما سمح لي أن أفهم سبب كون غروب الشمس أحمر اللون.
الأدب
1. الفيزياء. كيمياء. 5-6 درجات كتاب مدرسي. م.: الحبارى، 2009، ص106
2. ظاهرة الفولاذ الدمشقي في الطبيعة. م: التربية، 1974، 143 ص.
3. "من يصنع قوس قزح؟" – كفانت 1988، العدد 6، ص 46.
4. نيوتن الأول محاضرات في البصريات. تاراسوف في الطبيعة. - م: التربية، 1988
موارد الإنترنت:
1. http://potomy. ru/ لماذا السماء زرقاء؟
2. http://www. voprosy-kak-i-pochemu. رو لماذا السماء زرقاء؟
3. http://expirience. رو/الفئة/التعليم/
الفرضية: خطة العمل: دراسة ما هو الضوء؛ دراسة التغير في لون الوسط الشفاف تبعاً لزاوية سقوط الأشعة الضوئية. أعط تفسيراً علمياً للظاهرة المرصودة، فالتغيرات في لون السماء ترتبط بزاوية دخول الأشعة الضوئية إلى الغلاف الجوي للأرض.
الجزء النظري لقد رأى الجميع كيف تلمع حواف الكريستال وقطرات الندى الصغيرة بكل ألوان قوس قزح. ماذا يحدث هنا؟ بعد كل شيء، تسقط أشعة ضوء الشمس البيضاء على أجسام شفافة عديمة اللون. هذه الظواهر معروفة للناس منذ زمن طويل. لفترة طويلةكان يُعتقد أن الضوء الأبيض هو الأبسط، وأن الألوان التي يتم إنشاؤها هي خصائص خاصة لأجسام معينة.
1865 جيمس ماكسويل. خلق نظرية الموجات الكهرومغناطيسية. الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية. اكتشف هاينريش هيرتز طريقة لإنشاء وتوزيع الموجات الكهرومغناطيسية.
الضوء هو موجات كهرومغناطيسيةتمثل مجموعة من الموجات ذات أطوال مختلفة. من خلال رؤيتنا، ندرك أن فترة صغيرة من أطوال EMW هي ضوء. تعطينا هذه الموجات معًا الضوء الأبيض. وإذا اخترنا جزءًا من الموجات من هذه الفترة، فإننا ندركها كضوء له نوع من اللون. هناك سبعة ألوان أساسية في المجموع.
إجراءات التجربة: املأ الحاوية (الحوض) بالماء؛ أضف القليل من الحليب إلى الماء (هذه جزيئات غبار). قم بتوجيه الضوء من المصباح فوق الماء؛ هذا هو لون السماء وقت الظهيرة نغير زاوية سقوط الضوء على الماء من 0 إلى 90. نلاحظ تغير اللون.
الاستنتاج: إن تغير لون السماء يعتمد على الزاوية التي تدخل بها الأشعة الضوئية إلى الغلاف الجوي للأرض. ويتغير لون السماء خلال النهار من الأزرق إلى الأحمر. وعندما لا يدخل الضوء إلى الغلاف الجوي، يحل الليل في مكان معين من الأرض. وفي الليل، عندما يكون الطقس مناسباً، يصل إلينا الضوء من النجوم البعيدة ويضيء القمر بضوء منعكس.
