Varför himlen är blå - det är mycket svårt att hitta svaret på en så enkel fråga. Den bästa lösningen på problemet föreslogs för cirka 100 år sedan av den engelska fysikern Lord John Rayleigh.
Men låt oss börja igen. Så färgen på himlen borde vara densamma, men den är fortfarande blå. Vad händer med vitt ljus i jordens atmosfär?
Solstrålar
Den verkliga färgen på solens strålar är vit. Vitt ljus är en blandning av färgade strålar. Med ett prisma kan vi göra en regnbåge. Prisma delar upp en vit stråle i färgade ränder: röd, orange, gul, grön, blå, blå och violett. Sammanfogar dessa strålar igen vitt ljus. Det kan antas att solljus först delas in i färgade komponenter. Då händer något, och bara de blå strålarna når ytan på jorden.
Hypoteser som framförs vid olika tidpunkter
Det finns flera möjliga förklaringar. Luften som omger jorden är en blandning av gaser: kväve, syre, argon och andra. I atmosfären finns fortfarande vattenånga och iskristaller. Damm och andra små partiklar är upphängda i luften. I den övre atmosfären finns ett lager av ozon. Kan detta vara anledningen?
Vissa forskare trodde att ozon- och vattenmolekyler absorberar röda strålar och överför blå. Men det visade sig att det helt enkelt inte fanns tillräckligt med ozon och vatten i atmosfären för att göra himlen blå.
1869 föreslog engelsmannen John Tyndall att damm och andra partiklar sprider ljus.Blått ljus sprids i minsta utsträckning och passerar genom lager av sådana partiklar och når jordens yta. I sitt laboratorium skapade han en smog-modell och tände den med en ljus vit stråle. Smogen blev en djupblå.
Tyndall beslutade att om luften var helt ren så skulle ingenting sprida ljuset och vi kunde beundra den ljusa vita himlen. Lord Rayleigh stödde också denna idé, men inte så länge. 1899 publicerade han sin förklaring: det är luft, inte damm eller rök, som färgar himlen blå.
Förhållandet mellan färg och våglängd
En del av solens strålar passerar mellan gasmolekylerna utan att kollidera med dem och utan förändringar når jordens yta. Den andra, mest, absorberas av gasmolekyler. När fotoner absorberas upphetsas molekyler, det vill säga laddade med energi, och släpper sedan ut det i form av fotoner igen. Dessa sekundära fotoner har olika våglängder och kan ha valfri färg - från röd till lila.
De sprids i alla riktningar: till jorden och till solen och till sidorna. Lord Rayleigh föreslog att färgen på den utsända strålen beror på övervägande av kvanta i en eller annan färg i strålen. I en kollision av en gasmolekyl med fotoner av solljus har en sekundär kvantitet rött åtta kvanta blå.
Vad är resultatet? Intensivt blått ljus häller bokstavligen på oss från alla sidor från miljarder molekyler av atmosfäriska gaser. Fotoner i andra färger blandas med detta ljus, så det har inte en ren blå ton.
Varför är himlen blå - svaret
Innan man når jordens yta, där människor kan tänka på den, måste solljus passera genom hela luftskalan på planeten. Ljus har ett brett spektrum där regnbågens grundfärger och nyanser fortfarande sticker ut. Av detta spektrum har rött den längsta ljusvågen, medan violett har den kortaste. Vid solnedgången rodnar solskivan snabbt och rusar närmare horisonten.
I detta fall måste ljus övervinna en ständigt ökande lufttjocklek, och en del av vågorna går förlorade. Först försvinner violetten, sedan blå, cyan. De längsta röda vågorna fortsätter att tränga in på jordens yta till det sista, och därför har solskivan och gloria runt den tills de sista stunden har rödaktiga nyanser.
Vad förändras på kvällen?
När solnedgången är närmare, rusar solen mot horisonten, ju lägre den faller, desto snabbare närmar sig kvällen. Vid sådana ögonblick börjar det atmosfäriska skiktet som skiljer det ursprungliga solljuset från jordytan att öka kraftigt på grund av lutningsvinkeln. Vid någon tidpunkt upphör det förtjockande lagret att överföra andra ljusvågor förutom de röda, och i detta ögonblick vänder himlen denna färg. Blått finns inte längre, det absorberas när det passerar genom atmosfären.
Intressant fakta: vid solnedgången passerar solen och himlen genom en hel mängd nyanser - när en eller annan av dem upphör att passera genom atmosfären. Detsamma kan observeras vid soluppgången, orsakerna till båda fenomenen är desamma.
Vad händer när solen står upp?
Vid soluppgång går solens strålar genom samma process, men i omvänd ordning. Det vill säga, först bryter de första strålarna genom atmosfären i en stark vinkel, bara det röda spektrumet når ytan. Därför skymmer soluppgången ursprungligen i rött. När soluppgången och vinkeln ändras börjar vågor av andra färger passera - himlen blir orange och sedan blir den vanligt blå. En halv dag djupblå av himlen observeras, och sedan på kvällen börjar den återigen vända sig till det lila. På ena sidan av himlen, långt från solen, observeras en blå-svart nyans, men ju närmare solnedgången, desto mer röda nyanser kan ses nära horisonten tills solen försvinner helt.
Sådana färgfenomen observeras överallt. Solen blir röd, liksom områden på himlen nära den, både vid ekvatorn och vid polerna. Detta fenomen kan ses över hela planeten. Ibland har solnedgångar eller soluppgångar mer mättade röda toner, detta beror på tillståndet i atmosfären, förekomsten av aerosoler eller suspensioner i den. I andra fall är färgen inte så uttalad, mer måttlig. Det finns folketecken som gör att du kan bestämma vädret nästa dag med solnedgången - människor har lärt sig att analysera färger och förutsäga atmosfärens tillstånd från dem med större eller mindre noggrannhet.
Således beror den röda solnedgången på att i en stor vinkel genom atmosfären, bara de röda färgerna i solspektrumet bryter igenom med den längsta våglängden. Den röda färgen på soluppgångar är associerad med samma faktor.Resten av dagen är himlen blå, eftersom denna skugga kan dränka ut det andra spektrumet med den största spridningsförmågan.
