Узнайте, почему небо голубое, а закат красный

Небо голубое в солнечный день, но красное или оранжевое на восходе и закате солнца. Различные цвета вызваны рассеиванием света в атмосфера Земли. Вот простой эксперимент Вы можете сделать, чтобы увидеть, как это работает:

Вам нужно всего несколько простых материалов для этого проект погоды:

• вода
• Молоко
• Прозрачный контейнер с плоскими параллельными сторонами
• Фонарик или сотовый телефон

Небольшой прямоугольный аквариум хорошо подходит для этого эксперимента. Попробуйте бак на 2-1 / 2 галлона или 5 галлонов. Подойдет любой другой квадратный или прямоугольный прозрачный стеклянный или пластиковый контейнер.

1. Заполните контейнер примерно на 3/4 водой. Включите фонарик и держите его ровно на стороне контейнера. Вы, вероятно, не сможете увидеть луч фонарика, хотя вы можете увидеть яркие искры, когда свет падает на пыль, пузырьки воздуха или другие мелкие частицы в воде. Это очень похоже на то, как солнечный свет путешествует в пространстве.
instagram viewer
2. Добавьте примерно 1/4 стакана молока (для контейнера объемом 2-1 / 2 галлона - увеличьте количество молока для более крупного контейнера). Размешайте молоко в контейнере, чтобы смешать его с водой. Теперь, если вы направите фонарик на стенку резервуара, вы увидите луч света в воде. Частицы из молока рассеивают свет. Осмотрите контейнер со всех сторон. Обратите внимание, если вы посмотрите на контейнер сбоку, луч фонарика выглядит слегка синим, а конец фонаря выглядит слегка желтым.
3. Добавьте больше молока в воду. Когда вы увеличиваете количество частиц в воде, свет от фонарика рассеивается сильнее. Луч кажется еще более голубым, в то время как путь самого дальнего от фонарика луча меняется с желтого на оранжевый. Если вы посмотрите на фонарь с другой стороны бака, он выглядит скорее оранжевым или красным, чем белым. Луч также распространяется по мере того, как он пересекает контейнер. Синий конец, где рассеиваются частицы света, подобен небу в ясный день. Оранжевый конец похож на небо около восхода или заката солнца.

Свет движется по прямой линии, пока не встретит частицы, которые отклонить или рассеять его. В чистом воздухе или воде вы не можете видеть луч света, и он движется по прямой траектории. Когда есть частицы в воздухе или воде, такие как пыль, пепел, ледили капли воды, свет рассеивается по краям частиц.

Молоко коллоид, который содержит крошечные частицы жира и белка. Смешанные с водой частицы рассеивают свет так же, как пыль рассеивает свет в атмосфере. Свет рассеивается по-разному, в зависимости от его цвета или длины волны. Синий свет рассеивается больше всего, а оранжевый и красный - меньше всего. Глядя на дневное небо, все равно что смотреть на луч фонарика сбоку - вы видите рассеянный синий свет. Смотреть на восход или закат солнца - это все равно, что смотреть прямо на луч фонарика - вы видите свет, который не рассеивается - оранжевый и красный.

Что отличает восход и закат от дневного неба? Это количество атмосфера солнечный свет должен пересечь прежде, чем он достигнет ваших глаз. Если вы рассматриваете атмосферу как покрытие, покрывающее Землю, солнечный свет в полдень проходит через самую тонкую часть покрытия (в которой содержится наименьшее количество частиц). Солнечный свет на восходе и закате солнца должен пройти боковой путь к одной и той же точке через гораздо большее «покрытие», что означает, что есть намного больше частиц, которые могут рассеивать свет.

В то время как в атмосфере Земли происходит многократное рассеяние, рэлеевское рассеяние в основном отвечает за синеву дневного неба и красноватый оттенок восходящего и заходящего солнца. Эффект Тиндалла также входит в игру, но он не является причиной цвета голубого неба, потому что молекулы в воздухе меньше, чем длины волн видимого света.

• Смит, Гленн С. (2005). «Цветовое зрение человека и ненасыщенный синий цвет дневного неба». Американский журнал физики. 73 (7): 590–97. DOI:10.1119/1.1858479
• Молодой, Эндрю Т. (1981). «Рэлеевское рассеяние». Прикладная оптика. 20 (4): 533–5. DOI:10,1364 / AO.20.000533