Kiedy wiatr wieje nad pięknem niebieskie niebo biała puszysta przezroczysta peleryna, ludzie coraz częściej zaczynają patrzeć w górę. Jeśli jednocześnie założy duże szare futro ze srebrnymi nitkami deszczu, wówczas otaczający go ludzie chowają się przed nim pod parasolami. Jeśli strój jest ciemnofioletowy, wszyscy siedzą w domu i chcą zobaczyć słoneczne, błękitne niebo.
I tylko wtedy, gdy pojawia się tak długo wyczekiwane, słoneczne, błękitne niebo, które robi wrażenie olśniewającego niebieska sukienka, ozdobione złotymi promieniami słońca, ludzie radują się i z uśmiechem opuszczają swoje domy w oczekiwaniu na dobrą pogodę.
Pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, niepokoi ludzkie umysły od niepamiętnych czasów. Greckie legendy znalazły odpowiedź. Twierdzili, że taki odcień nadał mu najczystszy kryształ górski.
W czasach Leonarda da Vinci i Goethego szukali także odpowiedzi na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie. Wierzyli, że błękit nieba uzyskuje się przez zmieszanie światła z ciemnością. Ale później tę teorię odrzucono jako nie do utrzymania, ponieważ okazało się, że łącząc te kolory, można uzyskać tylko odcienie szarego widma, ale nie kolor.
Odpowiedź na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, po pewnym czasie próbowali wyjaśnić w XVIII wieku Marriott, Bouguer i Euler. Wierzyli, że jest to naturalny kolor cząsteczek tworzących powietrze. Teoria ta była popularna już na początku następnego stulecia, zwłaszcza gdy odkryto, że ciekły tlen jest niebieski, a ciekły ozon jest niebieski.
Saussure jako pierwszy wpadł na mniej lub bardziej rozsądny pomysł, który sugerował, że gdyby powietrze było całkowicie czyste, pozbawione zanieczyszczeń, niebo okazałoby się czarne. Ale ponieważ atmosfera zawiera różne pierwiastki (na przykład krople pary lub wody), odbijając kolor, nadają niebu pożądany odcień.
Potem naukowcy zaczęli być coraz bliżej prawdy. Arago odkrył polaryzację, jedną z cech rozproszonego światła odbijającego się od nieba. Fizyka zdecydowanie pomogła naukowcowi w tym odkryciu. Później inni badacze zaczęli szukać odpowiedzi. Jednocześnie pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, zainteresowało naukowców tak bardzo, że przeprowadzono je wielka ilość różne eksperymenty, które doprowadziły do tego pomysłu główny powód wygląd niebieski kolor jest to, że promienie naszego Słońca są po prostu rozproszone w atmosferze.
Wyjaśnienie
Pierwszym, który stworzył matematyczną odpowiedź na rozpraszanie światła molekularnego, był brytyjski badacz Rayleigh. Postawił hipotezę, że światło jest rozpraszane nie z powodu zanieczyszczeń w atmosferze, ale z powodu samych cząsteczek powietrza. Jego teoria została rozwinięta - i do takiego wniosku doszli naukowcy.
promienie słoneczne przedostają się na Ziemię przez jej atmosferę (grubą warstwę powietrza), tzw. powłokę powietrzną planety. Ciemne niebo jest całkowicie wypełnione powietrzem, które pomimo tego, że jest całkowicie przezroczyste, nie jest puste, ale składa się z cząsteczek gazu - azotu (78%) i tlenu (21%), a także kropelek wody, pary, kryształki lodu i małe kawałki materiału stałego (na przykład cząsteczki kurzu, sadzy, popiołu, soli morskiej itp.).
Niektórym promieniom udaje się swobodnie przechodzić między cząsteczkami gazu, całkowicie je omijając, i dlatego docierają do powierzchni naszej planety bez zmian, ale większość promieni zderza się z cząsteczkami gazu, które ulegają wzbudzeniu, otrzymują energię i całkowicie uwalniają wielokolorowe promienie w różnych kierunkach kolorując niebo, dzięki czemu widzimy słoneczne, błękitne niebo.
Samo białe światło składa się ze wszystkich kolorów tęczy, które często można zobaczyć, gdy zostanie podzielone na części składowe. Tak się składa, że cząsteczki powietrza najbardziej rozpraszają kolory niebieski i fioletowy, ponieważ stanowią one najkrótszą część widma, ponieważ mają najkrótszą długość fali.
Kiedy kolory niebieski i fioletowy zmieszają się w atmosferze z niewielką ilością czerwieni, żółci i zieleni, niebo zaczyna „świecić” na niebiesko.
Ponieważ atmosfera naszej planety nie jest jednorodna, ale raczej odmienna (przy powierzchni Ziemi jest gęstsza niż powyżej), ma inną strukturę i właściwości, możemy zaobserwować niebieskie odcienie. Przed zachodem lub wschodem słońca, kiedy długość promieni słonecznych znacznie wzrasta, kolory niebieski i fioletowy są rozproszone w atmosferze i absolutnie nie docierają do powierzchni naszej planety. Z powodzeniem docierają żółto-czerwone fale, które obserwujemy na niebie w tym okresie.
W nocy, gdy promienie słoneczne nie mogą dotrzeć w określoną stronę planety, atmosfera staje się przezroczysta i widzimy „czarną” przestrzeń. Dokładnie tak widzą to astronauci nad atmosferą. Warto dodać, że astronauci mieli szczęście, bo gdy znajdą się ponad 15 km nad powierzchnią Ziemi, w ciągu dnia mogą jednocześnie obserwować Słońce i gwiazdy.
Kolor nieba na innych planetach
Ponieważ kolor nieba w dużej mierze zależy od atmosfery, nic dziwnego, że na różnych planetach ma różne kolory. Co ciekawe, atmosfera Saturna ma ten sam kolor co atmosfera naszej planety.
Niebo Urana ma bardzo piękny, seledynowy kolor. Jego atmosfera składa się głównie z helu i wodoru. Zawiera także metan, który całkowicie pochłania kolor czerwony, a rozprasza kolory zielony i niebieski. Niebo Neptuna jest niebieskie: w atmosferze tej planety nie ma tak dużo helu i wodoru jak nasze, ale jest dużo metanu, który neutralizuje czerwone światło.
Atmosfera na Księżycu, satelicie Ziemi, a także na Merkurym i Plutonie jest całkowicie nieobecna, dlatego promienie świetlne nie odbijają się, więc niebo tutaj jest czarne, a gwiazdy można łatwo rozróżnić. Niebieski i zielone kolory Promienie słoneczne są całkowicie pochłaniane przez atmosferę Wenus, a gdy Słońce znajduje się blisko horyzontu, niebo staje się żółte.
Tekst pracy publikujemy bez obrazów i formuł.
Pełna wersja praca dostępna jest w zakładce „Pliki Pracy” w formacie PDF
Bawiąc się na ulicy, zauważyłem kiedyś niebo, było niezwykłe: bez dna, bez końca i błękitne, błękitne! I tylko chmury lekko zasłoniły ten niebieski kolor. Zastanawiałem się, dlaczego niebo jest niebieskie? Od razu przypomniała mi się piosenka lisiej Alicji z bajki o Pinokio „Co za błękitne niebo...!” oraz lekcja geografii, podczas której studiując temat „Pogoda” opisaliśmy stan nieba, a także powiedzieliśmy, że jest niebieskie. W końcu dlaczego niebo jest niebieskie? Kiedy wróciłem do domu, zadałem to pytanie mamie. Powiedziała mi, że kiedy ludzie płaczą, proszą niebo o pomoc. Niebo zabiera ich łzy, więc staje się niebieskie jak jezioro. Ale historia mojej matki nie odpowiedziała na moje pytanie. Postanowiłem zapytać kolegów i nauczycieli, czy wiedzą, dlaczego niebo jest niebieskie? W badaniu wzięło udział 24 uczniów i 17 nauczycieli. Po przetworzeniu ankiet otrzymaliśmy następujące wyniki:
W szkole na lekcji geografii zadałem nauczycielowi to pytanie. Odpowiedziała mi, że kolor nieba można łatwo wytłumaczyć z punktu widzenia fizyki. Zjawisko to nazywa się dyspersją. Z Wikipedii dowiedziałem się, że dyspersja to proces rozkładu światła na widmo. Nauczycielka geografii Larisa Borisovna zaproponowała mi obserwację tego zjawiska eksperymentalnie. I poszliśmy do sali fizyki. Wasilij Aleksandrowicz, nauczyciel fizyki, chętnie zgodził się nam w tym pomóc. Korzystając ze specjalnego sprzętu, udało mi się prześledzić, jak proces dyspersji zachodzi w przyrodzie.
Aby znaleźć odpowiedź na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, postanowiliśmy przeprowadzić badanie. Tak zrodził się pomysł napisania projektu. Wspólnie z moim promotorem ustaliliśmy temat, cel i założenia badań, postawiliśmy hipotezę, ustaliliśmy metody badawcze i mechanizmy realizacji naszego pomysłu.
Hipoteza: Światło wysyłane jest na Ziemię przez Słońce i najczęściej, gdy na nie patrzymy, wydaje nam się olśniewająco białe. Więc musi być niebo biały? Ale w rzeczywistości niebo jest niebieskie. W toku badania znajdziemy wyjaśnienia tych sprzeczności.
Cel: znajdź odpowiedź na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie i dowiedz się, od czego zależy jego kolor.
Zadania: 1. Zapoznaj się z materiałem teoretycznym na ten temat
2. Zbadaj eksperymentalnie zjawisko rozproszenia światła
3. Obserwuj kolor nieba inny czas dni i przy różnej pogodzie
Przedmiot badań: niebo
Przedmiot:światło i kolor nieba
Metody badawcze: analiza, eksperyment, obserwacja
Etapy pracy:
1. Teoretyczne
2. Praktyczne
3. Finał: wnioski dotyczące tematu badań
Praktyczne znaczenie pracy: Materiały badawcze można wykorzystać na lekcjach geografii i fizyki jako moduł dydaktyczny.
2. Część główna.
2.1. Teoretyczne aspekty problemu. Zjawisko błękitnego nieba z punktu widzenia fizyki
Dlaczego niebo jest niebieskie - bardzo trudno znaleźć odpowiedź na tak proste pytanie. Najpierw zdefiniujmy pojęcie. Niebo to przestrzeń nad Ziemią lub powierzchnią dowolnego innego obiektu astronomicznego. Ogólnie niebo nazywane jest zwykle panoramą, która otwiera się, gdy patrzymy z powierzchni Ziemi (lub innego obiektu astronomicznego) w stronę przestrzeni.
Wielu naukowców zawracało sobie głowę w poszukiwaniu odpowiedzi. Leonardo da Vinci, obserwując ogień w kominku, napisał: „Światło nad ciemnością staje się niebieskie”. Ale dziś wiadomo, że fuzja bieli i czerni daje szarość.
Ryż. 1. Hipoteza Leonarda da Vinci
Izaak Newton prawie wyjaśnił kolor nieba, jednak w tym celu musiał założyć, że krople wody zawarte w atmosferze mają cienkie ścianki niczym bańki mydlane. Okazało się jednak, że te krople są kulami, co oznacza, że nie mają grubości ścianki. I tak pękła bańka Newtona!
Ryż. 2. Hipoteza Newtona
Najlepsze rozwiązanie tego problemu zaproponował angielski fizyk Lord John Rayleigh około 100 lat temu. Ale zacznijmy od początku. Słońce emituje oślepiające białe światło, co oznacza, że kolor nieba powinien być taki sam, ale nadal będzie niebieski. Co dzieje się z białym światłem w atmosferze? Przechodząc przez atmosferę, niczym przez pryzmat, rozpada się na siedem kolorów. Prawdopodobnie znasz te słowa: każdy myśliwy chce wiedzieć, gdzie siedzi bażant. W tych zdaniach kryje się głębokie znaczenie. Reprezentują dla nas kolory podstawowe w widmie światła widzialnego.
Ryż. 3. Widmo światła białego.
Najlepszym naturalnym przejawem tego widma jest oczywiście tęcza.
Ryż. 4 Widmo światła widzialnego
Światło widzialne to promieniowanie elektromagnetyczne, którego fale mają różne długości fal. Istnieje również światło niewidzialne, nasze oczy go nie dostrzegają. Są to ultrafiolet i podczerwień. Nie widzimy tego, ponieważ jego długość jest albo za długa, albo za krótka. Widzenie światła oznacza postrzeganie jego koloru, ale to, jaki kolor widzimy, zależy od długości fali. Najdłuższe widoczne fale są czerwone, a najkrótsze fioletowe.
Zdolność światła do rozpraszania, czyli propagowania w ośrodku, zależy również od długości fali. Czerwone fale świetlne rozpraszają najgorzej, ale kolory niebieski i fioletowy mają dużą zdolność rozpraszania.
Ryż. 5. Zdolność rozpraszania światła
I wreszcie jesteśmy blisko odpowiedzi na nasze pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie? Jak wspomniano powyżej, biel jest mieszanką wszystkiego możliwe kolory. Kiedy zderza się z cząsteczką gazu, każdy z siedmiu kolorowych składników białego światła ulega rozproszeniu. Jednocześnie światło o falach dłuższych jest rozpraszane gorzej niż światło o falach krótkich. Z tego powodu w powietrzu pozostaje 8 razy więcej widma niebieskiego niż czerwonego. Chociaż fiolet ma najkrótszą długość fali, niebo nadal wydaje się niebieskie ze względu na mieszaninę długości fal fioletu i zieleni. Ponadto nasze oczy postrzegają kolor niebieski lepiej niż fiolet, biorąc pod uwagę tę samą jasność obu. To właśnie te fakty decydują schemat kolorów niebo: atmosfera jest dosłownie wypełniona promieniami niebiesko-niebieskiego koloru.
Jednak niebo nie zawsze jest niebieskie. W ciągu dnia niebo widzimy jako błękitne, cyjanowe, szare, wieczorem – czerwone (Aneks 1). Dlaczego zachód słońca jest czerwony? Podczas zachodu słońca Słońce zbliża się do horyzontu, a promień słońca skierowany jest w stronę powierzchni Ziemi nie pionowo, jak za dnia, ale pod kątem. Dlatego droga, jaką pokonuje przez atmosferę, jest znacznie dłuższa niż ta, którą pokonuje w ciągu dnia, gdy Słońce jest wysoko. Z tego powodu widmo niebiesko-niebieskie jest pochłaniane w atmosferze przed dotarciem do Ziemi, a dłuższe fale świetlne widma czerwonego docierają do powierzchni Ziemi, zabarwiając niebo na czerwono i żółto. Zmiana koloru nieba jest wyraźnie powiązana z obrotem Ziemi wokół własnej osi, a co za tym idzie z kątem padania światła na Ziemię.
2.2. Aspekty praktyczne. Eksperymentalny sposób rozwiązania problemu
Na lekcjach fizyki zapoznałem się ze spektrografem. Wasilij Aleksandrowicz, nauczyciel fizyki, opowiedział mi zasadę działania tego urządzenia, po czym samodzielnie przeprowadziłem eksperyment zwany dyspersją. Promień białego światła przechodzący przez pryzmat ulega załamaniu i na ekranie widzimy tęczę. (Załącznik 2). To doświadczenie pomogło mi zrozumieć, jak to niesamowite dzieło natury pojawia się na niebie. Za pomocą spektrografu naukowcy mogą dziś uzyskać informacje na temat składu i właściwości różnych substancji.
Fot. 1. Wykazanie doświadczenia dyspersyjnego w
sala fizyki
Chciałem mieć tęczę w domu. Moja nauczycielka geografii, Larisa Borisovna, powiedziała mi, jak to zrobić. Analogiem spektrografu był szklany pojemnik z wodą, lustrem, latarką i białą kartką papieru. Umieść lustro w pojemniku z wodą i umieść za nim białą kartkę papieru. Światło latarki kierujemy na lustro tak, aby odbite światło padało na papier. Tęcza znów pojawiła się na kartce papieru! (Załącznik 3). Eksperyment lepiej przeprowadzić w zaciemnionym pomieszczeniu.
Powiedzieliśmy już powyżej, że białe światło zasadniczo zawiera już wszystkie kolory tęczy. Możesz się o to upewnić i zebrać wszystkie kolory z powrotem do bieli, tworząc tęczowy top (Załącznik 4). Jeśli obrócisz go za mocno, kolory się połączą, a dysk zmieni kolor na biały.
Pomimo naukowe wyjaśnienie Powstawanie tęczy – zjawisko to pozostaje jednym z tajemniczych spektakli optycznych w atmosferze. Oglądaj i ciesz się!
3. Wniosek
W poszukiwaniu odpowiedzi na często zadawane przez rodziców pytanie dzieci: „Dlaczego niebo jest niebieskie?” Dowiedziałem się wielu ciekawych i pouczających rzeczy. Sprzeczności w naszej dzisiejszej hipotezie mają naukowe wyjaśnienie:
Cały sekret tkwi w kolorze nieba w naszej atmosferze - w powłoce powietrznej planety Ziemia.
Biały promień słońca przechodząc przez atmosferę rozpada się na promienie siedmiu kolorów.
Najdłuższe są promienie czerwone i pomarańczowe, a najkrótsze promienie niebieskie.
Niebieskie promienie docierają do Ziemi rzadziej niż inne i dzięki tym promieniom niebo przesiąknięte jest błękitem
Niebo nie zawsze jest niebieskie, a jest to spowodowane osiowym ruchem Ziemi.
Eksperymentalnie byliśmy w stanie zwizualizować i zrozumieć, w jaki sposób dyspersja zachodzi w przyrodzie. NA godzina zajęć W szkole opowiadałem kolegom z klasy, dlaczego niebo jest niebieskie. Ciekawie było także dowiedzieć się, gdzie w naszym organizmie można zaobserwować zjawisko dyspersji Życie codzienne. Znalazłem kilka praktycznych zastosowań tego wyjątkowego zjawiska. (Załącznik 5). W przyszłości chciałabym dalej studiować niebo. Ile jeszcze tajemnic kryje w sobie? Jakie jeszcze zjawiska zachodzą w atmosferze i jaka jest ich natura? Jak wpływają na ludzi i całe życie na Ziemi? Być może będą one tematem moich przyszłych badań.
Bibliografia
1. Wikipedia – wolna encyklopedia
2. Los Angeles Malikova. Elektroniczny podręcznik do fizyki „Optyka geometryczna”
3. Peryshkin A.V. Fizyka. 9 klasa. Podręcznik. M.: Drop, 2014, s.202-209
4.htt;/www. voprosy-kak-ipochemu.ru
5. Osobiste archiwum zdjęć „Niebo nad Gołyszmanowem”
Aneks 1.
„Niebo nad Gołyszmanowem”(osobiste archiwum zdjęć)
Załącznik 2.
Rozproszenie światła za pomocą spektrografu
Dodatek 3.
Rozproszenie światła w domu
"tęcza"
Dodatek 4.
Tęczowy top
Góra w stanie spoczynku Góra podczas obrotu
Dodatek 5.
Zmienność w życiu człowieka
Diamentowe światła na pokładzie samolotu
Reflektory samochodowe
Znaki odblaskowe
Dlaczego niebo jest niebieskie? Trudno znaleźć odpowiedź na tak proste pytanie. Wielu naukowców męczyło się w poszukiwaniu odpowiedzi. Najlepsze rozwiązanie tego problemu zaproponował około 100 lat temu angielski fizyk Lorda Johna Rayleigha.
Słońce emituje olśniewająco czyste, białe światło. Oznacza to, że kolor nieba powinien być taki sam, ale nadal będzie niebieski. Co dzieje się z białym światłem w atmosferze ziemskiej?
Światło białe jest mieszaniną kolorowych promieni. Za pomocą pryzmatu możemy stworzyć tęczę.
Pryzmat dzieli białą wiązkę na kolorowe paski:
■Czerwony
■Pomarańczowy
■ Żółty
■ Zielony
■ Niebieski
■ Niebieski
■ Fioletowy
Łącząc się, promienie te ponownie tworzą białe światło. Można założyć, że światło słoneczne jest najpierw rozkładane na kolorowe składniki. Wtedy coś się dzieje i do powierzchni Ziemi docierają tylko niebieskie promienie.
Dlaczego więc niebo jest niebieskie?
Istnieje kilka możliwych wyjaśnień. Powietrze otaczające Ziemię jest mieszaniną gazów: azotu, tlenu, argonu i innych. W atmosferze znajduje się także para wodna i kryształki lodu. Kurz i inne drobne cząstki unoszą się w powietrzu. W górne warstwy W atmosferze znajduje się warstwa ozonu. Czy to może być powód? Niektórzy naukowcy uważali, że cząsteczki ozonu i wody pochłaniają promienie czerwone i przepuszczają promienie niebieskie. Okazało się jednak, że w atmosferze po prostu nie było wystarczającej ilości ozonu i wody, aby zabarwić niebo na niebiesko.
W 1869 r. Anglik Johna Tindalla zasugerowali, że pył i inne cząstki rozpraszają światło. Światło niebieskie jest najmniej rozproszone i przechodzi przez warstwy takich cząstek, aby dotrzeć do powierzchni Ziemi. W swoim laboratorium stworzył model smogu i oświetlił go jasną, białą wiązką. Smog zmienił kolor na ciemnoniebieski. Tindall zdecydował, że jeśli powietrze będzie całkowicie czyste, nic nie będzie rozpraszać światła i będziemy mogli podziwiać jasne, białe niebo. Lordzie Rayleighu również poparł ten pomysł, ale nie na długo. W 1899 roku opublikował swoje wyjaśnienie:
To powietrze, a nie kurz czy dym, zabarwia niebo na niebiesko.
Główna teoria dotycząca niebieskiego koloru nieba
Część promieni słonecznych przechodzi pomiędzy cząsteczkami gazu, nie zderzając się z nimi, i dociera do powierzchni Ziemi w niezmienionej postaci. Druga, większa część jest absorbowana przez cząsteczki gazu. Kiedy fotony są absorbowane, cząsteczki ulegają wzbudzeniu, to znaczy ładują się energią, a następnie emitują ją w postaci fotonów. Te fotony wtórne mają różne długości fal i mogą mieć dowolny kolor od czerwonego do fioletu. Rozpraszają się we wszystkich kierunkach: w stronę Ziemi, w stronę Słońca i na boki. Lord Rayleigh zasugerował, że kolor emitowanej wiązki zależy od przewagi kwantów tego czy innego koloru w wiązce. Kiedy cząsteczka gazu zderza się z fotonami promieni słonecznych, na każdy wtórny kwant czerwony przypada osiem kwantów niebieskich.
Jaki jest wynik? Intensywne niebieskie światło dosłownie pada na nas ze wszystkich kierunków z miliardów cząsteczek gazu w atmosferze. To światło zawiera fotony innych kolorów, więc nie jest czysto niebieskie.
Dlaczego więc zachód słońca jest czerwony?
Jednak niebo nie zawsze jest niebieskie. Naturalnie pojawia się pytanie: jeśli przez cały dzień widzimy błękitne niebo, dlaczego zachód słońca jest czerwony? Kolor czerwony jest najmniej rozproszony przez cząsteczki gazu. Podczas zachodu słońca Słońce zbliża się do horyzontu, a promień słońca skierowany jest w stronę powierzchni Ziemi nie pionowo, jak za dnia, ale pod kątem.
Dlatego droga, jaką pokonuje przez atmosferę, jest znacznie dłuższa niż ta, którą pokonuje w ciągu dnia, gdy Słońce jest wysoko. Z tego powodu niebiesko-niebieskie widmo jest pochłaniane przez grubą warstwę atmosfery, nie docierając do Ziemi. A dłuższe fale świetlne o widmie czerwono-żółtym docierają do powierzchni Ziemi, barwiąc niebo i chmury na charakterystyczne dla zachodu słońca czerwono-żółte kolory.
Wyjaśnienie naukowe
Powyżej podaliśmy odpowiedź porównawczą w prostym języku. Poniżej przytoczymy uzasadnienie, posługując się terminami i wzorami naukowymi.
Fragment z Wiki:
Powodem, dla którego niebo wydaje się niebieskie, jest to, że powietrze rozprasza światło o krótkich falach bardziej niż światło o długich falach. Intensywność rozpraszania Rayleigha, spowodowanego fluktuacjami liczby cząsteczek gazów powietrznych w objętościach proporcjonalnych do długości fal światła, jest proporcjonalna do 1/λ 4, λ to długość fali, tj. fioletowa część widma widzialnego jest rozproszona w przybliżeniu 16 razy intensywniej niż czerwień. Ponieważ światło niebieskie ma krótszą długość fali, na końcu widma widzialnego jest bardziej rozpraszane w atmosferze niż światło czerwone. Z tego powodu obszar nieba poza kierunkiem Słońca ma kolor niebieski (ale nie fioletowy, ponieważ widmo słoneczne jest nierówne i intensywność fioletowego koloru jest w nim mniejsza, a także ze względu na mniejszą czułość oka na kolor fioletowy, a większy na niebieski, co drażni nie tylko osoby wrażliwe niebieski kolor czopki w siatkówce, ale także wrażliwe na promienie czerwone i zielone).
Podczas zachodu i świtu światło wędruje stycznie do powierzchni Ziemi, przez co droga, którą światło pokonuje w atmosferze, staje się znacznie dłuższa niż w ciągu dnia. Z tego powodu większość niebieskiego, a nawet zielonego światła jest rozpraszana przez światło bezpośrednie. światło słoneczne dlatego bezpośrednie światło słońca, a także oświetlane przez nie chmury i niebo w pobliżu horyzontu są pomalowane na czerwono.
Prawdopodobnie przy innym składzie atmosfery, na przykład na innych planetach, kolor nieba, w tym o zachodzie słońca, może być inny. Na przykład kolor nieba na Marsie jest czerwonawo-różowy.
Rozpraszanie i absorpcja są głównymi przyczynami osłabienia natężenia światła w atmosferze. Rozpraszanie zmienia się w zależności od stosunku średnicy cząstki rozpraszającej do długości fali światła. Gdy stosunek ten jest mniejszy niż 1/10, następuje rozproszenie Rayleigha, w którym współczynnik rozproszenia jest proporcjonalny do 1/λ 4 . Przy większych wartościach stosunku wielkości cząstek rozpraszających do długości fali prawo rozpraszania zmienia się zgodnie z równaniem Gustave'a Mie; gdy ten stosunek jest większy niż 10, prawa optyki geometrycznej są stosowane z wystarczającą dokładnością do praktyki.
Budżet miejski instytucja edukacyjna
„Szkoła średnia Kisłowska” powiat Tomsk
Badania
Temat: „Dlaczego zachód słońca jest czerwony…”
(Rozproszenie światła)
Praca skończona: ,
uczennica klasy 5A
Kierownik;
nauczyciel chemii
1. Wprowadzenie ………………………………………………………… 3
2. Część główna………………………………………………………4
3. Czym jest światło……………………………………………………….. 4
Przedmiot badań– zachód słońca i niebo.
Hipotezy badawcze:
Słońce ma promienie, które barwią niebo na różne kolory;
Kolor czerwony można uzyskać w warunkach laboratoryjnych.
Trafność mojego tematu polega na tym, że będzie on interesujący i przydatny dla słuchaczy, ponieważ wiele osób patrzy na czyste, błękitne niebo i podziwia je, a niewielu wie, dlaczego jest tak niebieskie w ciągu dnia i czerwone o zachodzie słońca i co to daje jest jego kolor.
2. Część główna
Na pierwszy rzut oka to pytanie wydaje się proste, ale w rzeczywistości dotyczy głębokich aspektów załamania światła w atmosferze. Zanim zrozumiesz odpowiedź na to pytanie, musisz mieć pojęcie, czym jest światło..jpg"lay="left" height="1 src=">
Czym jest światło?
Światło słoneczne jest energią. Ciepło promieni słonecznych skupionych przez soczewkę zamienia się w ogień. Światło i ciepło odbijają się od białych powierzchni i są pochłaniane przez czarne. Dlatego białe ubrania są chłodniejsze niż czarne.
Jaka jest natura światła? Pierwszą osobą, która poważnie podjęła próbę zbadania światła, był Izaak Newton. Uważał, że światło składa się z cząstek korpuskularnych, które są wystrzeliwane jak kule. Jednak niektórych cech światła nie można wyjaśnić za pomocą tej teorii.
Inny naukowiec, Huygens, zaproponował inne wyjaśnienie natury światła. Opracował „falową” teorię światła. Wierzył, że światło tworzy impulsy, czyli fale, w taki sam sposób, w jaki kamień wrzucony do stawu tworzy fale.
Jakie poglądy na temat pochodzenia światła mają dzisiejsi naukowcy? Obecnie uważa się, że fale świetlne mają cechy jednocześnie cząstki i fale. Prowadzone są eksperymenty mające potwierdzić obie teorie.
Światło składa się z fotonów, nieważkich i pozbawionych masy cząstek, które poruszają się z prędkością około 300 000 km/s i mają właściwości fal. Częstotliwość fali światła określa jego kolor. Ponadto im wyższa częstotliwość oscylacji, tym krótsza długość fali. Każdy kolor ma swoją własną częstotliwość wibracji i długość fali. Białe światło słoneczne składa się z wielu kolorów, które można zobaczyć po załamaniu przez szklany pryzmat.
1. Pryzmat rozkłada światło.
2. Białe światło jest złożone.
Jeśli przyjrzysz się uważnie przejściu światła przez trójkątny pryzmat, zobaczysz, że rozkład białego światła rozpoczyna się, gdy tylko światło przejdzie z powietrza do szkła. Zamiast szkła można zastosować inne materiały przezroczyste dla światła.
Godne uwagi jest to, że eksperyment ten przetrwał wieki, a jego metodologia jest nadal stosowana w laboratoriach bez większych zmian.
dyspersja (łac.) – rozpraszanie, dyspersja – dyspersja
I. Doświadczenia Newtona dotyczące dyspersji.
I. Newton jako pierwszy zbadał zjawisko rozproszenia światła i jest uważany za jedno z jego najważniejszych osiągnięć naukowych. Nie bez powodu na jego nagrobku, wzniesionym w 1731 roku i ozdobionym postaciami młodych mężczyzn trzymających w rękach emblematy jego najważniejszych odkryć, jedna z postaci trzyma pryzmat, a napis na pomniku zawiera słowa: „ Badał różnicę w promieniach świetlnych i ich pojawianiu się różne właściwości czego nikt wcześniej nie podejrzewał.” Ostatnie stwierdzenie nie jest do końca trafne. Dyspersja była znana już wcześniej, lecz nie była badana szczegółowo. Udoskonalając teleskopy, Newton zauważył, że obraz wytwarzany przez soczewkę był zabarwiony na krawędziach. Badając krawędzie zabarwione przez załamanie światła, Newton dokonał swoich odkryć w dziedzinie optyki.
Widoczne widmo
Kiedy biała wiązka ulega rozkładowi w pryzmacie, powstaje widmo, w którym promieniowanie o różnych długościach fal jest załamywane pod różnymi kątami. Kolory zawarte w widmie, czyli te, które mogą zostać wytworzone przez fale świetlne o jednej długości fali (lub w bardzo wąskim zakresie), nazywane są kolorami widmowymi. Główne kolory widmowe (które mają swoje nazwy), a także charakterystyki emisyjne tych kolorów przedstawiono w tabeli:
Do każdego „koloru” w widmie należy dopasować falę świetlną o określonej długości
Najprostszy pomysł na widmo można uzyskać, patrząc na tęczę. Białe światło załamane w kropelkach wody tworzy tęczę, ponieważ składa się z wielu promieni wszystkich kolorów, a są one załamywane w różny sposób: czerwone są najsłabsze, niebieskie i fioletowe są najsilniejsze. Astronomowie badają widma Słońca, gwiazd, planet i komet, ponieważ z widm można wiele się dowiedzieć.
Azot" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">azot. Światło czerwone i niebieskie inaczej oddziałuje z tlenem. Ponieważ długość fali koloru niebieskiego odpowiada w przybliżeniu wielkości atomu tlenu i z tego powodu kolor niebieski światło jest rozpraszane przez tlen w różnych kierunkach, natomiast światło czerwone z łatwością przechodzi przez warstwę atmosfery.W rzeczywistości światło fioletowe jest rozpraszane w atmosferze jeszcze bardziej, ale ludzkie oko jest na nie mniej wrażliwe niż na światło niebieskie.Skutek jest taki, że oko człowieka łapie ze wszystkich stron niebieskie światło rozproszone przez tlen, co sprawia, że niebo wydaje nam się niebieskie.
Bez atmosfery na Ziemi Słońce wydawałoby się nam jasną białą gwiazdą, a niebo byłoby czarne.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Niezwykłe zjawiska
https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt="Aurora" align="left" width="140" height="217 src=">!} Zorze Od czasów starożytnych ludzie podziwiali majestatyczny obraz zorzy polarnej i zastanawiali się nad ich pochodzeniem. Jedna z najwcześniejszych wzmianek o zorzach polarnych znajduje się u Arystotelesa. W jego „Meteorologii”, napisanej 2300 lat temu, można przeczytać: „Czasami w pogodne noce obserwuje się na niebie wiele zjawisk - szczeliny, szczeliny, krwistoczerwony kolor...
Wygląda, jakby płonął ogień.”
Dlaczego czysty promień faluje w nocy?
Jaki cienki płomień rozprzestrzenia się na firmament?
Jak błyskawica bez groźnych chmur
Dążenie od ziemi do zenitu?
Jak to możliwe, że zamarznięta kula
Czy w środku zimy wybuchł pożar?
Co to jest zorza? Jak powstaje?
Odpowiedź. Zorza polarna to luminescencyjna poświata powstająca w wyniku oddziaływania naładowanych cząstek (elektronów i protonów) lecących ze Słońca z atomami i cząsteczkami atmosfery ziemskiej. Pojawienie się tych naładowanych cząstek w niektórych obszarach atmosfery i na określonych wysokościach jest wynikiem oddziaływania wiatru słonecznego z pole magnetyczne Ziemia.
Aerozol" href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">rozpraszanie pyłu i wilgoci w aerozolu to główna przyczyna rozkładu barwy słońca (rozproszenia). W pozycji zenitowej częstość występowania promień słońca na aerozolowe składniki powietrza zachodzi prawie pod kątem prostym, ich warstwa między oczami obserwatora a słońcem jest niewielka, im niżej słońce schodzi do horyzontu, tym bardziej wzrasta grubość warstwy powietrze atmosferyczne i ilość zawartej w nim zawiesiny aerozolowej. Promienie słoneczne w stosunku do obserwatora zmieniają kąt padania na zawieszone cząstki, po czym obserwuje się rozproszenie światła słonecznego. Tak więc, jak wspomniano powyżej, światło słoneczne składa się z siedmiu podstawowych kolorów. Każdy kolor, podobnie jak fala elektromagnetyczna, ma swoją długość i zdolność do rozpraszania się w atmosferze. Podstawowe kolory widma są uporządkowane w skali od czerwieni do fioletu. Kolor czerwony ma najmniejszą zdolność do rozpraszania (a tym samym absorpcji) w atmosferze. Dzięki zjawisku dyspersji wszystkie kolory następujące po czerwieni na skali są rozpraszane przez składniki zawiesiny aerozolowej i przez nie absorbowane. Obserwator widzi tylko kolor czerwony. Oznacza to, że im grubsza warstwa powietrza atmosferycznego, im większa gęstość zawiesiny, tym więcej promieni widma zostanie rozproszonych i pochłoniętych. Dobrze znane zjawisko naturalne: po potężnej erupcji wulkanu Krakatoa w 1883 roku przez kilka lat obserwowano niezwykle jasne, czerwone zachody słońca w różnych miejscach planety. Wyjaśnia to silne uwolnienie pyłu wulkanicznego do atmosfery podczas erupcji.
Myślę, że na tym moje badania się nie zakończą. Nadal mam pytania. Chcę wiedzieć:
Co się dzieje, gdy przechodzą promienie świetlne różne płyny, rozwiązania;
Jak światło jest odbijane i pochłaniane.
Po ukończeniu tej pracy przekonałem się, jak wiele niesamowitego i przydatnego w praktycznych działaniach może zawierać zjawisko załamania światła. To pozwoliło mi zrozumieć, dlaczego zachód słońca jest czerwony.
Literatura
1. , Fizyka. Chemia. 5-6 klas Podręcznik. M.: Drop, 2009, s.106
2. Zjawiska stali damasceńskiej w przyrodzie. M.: Edukacja, 1974, 143 s.
3. „Kto tworzy tęczę?” – Kwant 1988, nr 6, s. 46.
4. Newton I. Wykłady z optyki. Tarasow w przyrodzie. – M.: Edukacja, 1988
Zasoby internetowe:
1. http://potomia. ru/ Dlaczego niebo jest niebieskie?
2. http://www. voprosy-kak-i-pochemu. ru Dlaczego niebo jest niebieskie?
3. http://doświadczenie. ru/kategoria/edukacja/
HIPOTEZA: Plan pracy: Zbadaj, czym jest światło; Zbadaj zmianę barwy ośrodka przezroczystego w zależności od kąta padania promieni świetlnych; Podaj naukowe wyjaśnienie zaobserwowanego zjawiska.Zmiany koloru nieba związane są z kątem padania promieni świetlnych do atmosfery ziemskiej.
Część teoretyczna Każdy widział, jak krawędzie kryształów i małe krople rosy mienią się wszystkimi kolorami tęczy. Co się dzieje? W końcu promienie białego światła słonecznego padają na przezroczyste, bezbarwne ciała. Zjawiska te są znane ludziom od dawna. Przez długi czas Uważano, że światło białe jest najprostsze, a powstałe kolory to specjalne właściwości niektórych ciał.
1865 Jamesa Maxwella. Stworzył teorię fal elektromagnetycznych. Światło jest falą elektromagnetyczną. Heinrich Hertz odkrył metodę wytwarzania i rozprowadzania fal elektromagnetycznych.
Światło jest fale elektromagnetyczne, reprezentujący zbiór fal o różnych długościach. Dzięki naszemu wzrokowi postrzegamy niewielki odstęp długości EMW jako światło. Razem te fale dają nam białe światło. A jeśli z tego przedziału wybierzemy jakąś część fal, to postrzegamy je jako światło, które ma jakiś kolor. W sumie istnieje siedem kolorów podstawowych.
Przebieg doświadczenia: Napełnij pojemnik (akwarium) wodą; Do wody dodaj odrobinę mleka (są to drobinki kurzu) Skieruj światło latarki na powierzchnię wody; Taki jest kolor nieba w południe. Zmieniamy kąt padania światła na wodę od 0 do 90. Obserwuj zmianę koloru.
Wniosek: Zmiana koloru nieba zależy od kąta, pod jakim promienie świetlne wpadają w atmosferę ziemską. Kolor nieba zmienia się w ciągu dnia z niebieskiego na czerwony. A kiedy światło nie przedostaje się do atmosfery, wówczas w danym miejscu na Ziemi zapada noc. W nocy, gdy pogoda sprzyja, dociera do nas światło odległych gwiazd, a Księżyc świeci światłem odbitym.
