Небето е синьо в слънчев ден, но все пак червено или оранжево при изгрев и залез. Различните цветове са причинени от разсейване на светлината вътре земната атмосфера. Ето едно прост експеримент можете да видите как работи това:
Синьо небе - Материали за червен залез
За това ви трябват само няколко прости материали метеорологичен проект:
- вода
- Мляко
- Прозрачен контейнер с плоски успоредни страни
- Лампа за фенерче или мобилен телефон
Малък правоъгълен аквариум работи добре за този експеримент. Опитайте резервоар 2-1 / 2 галона или 5 галона. Всеки друг квадратен или правоъгълен прозрачен стъклен или пластмасов контейнер ще работи.
Проведете експеримента
- Напълнете контейнера с около 3/4 пълен с вода. Включете фенерчето и го придържайте плоско до страната на контейнера. Вероятно няма да можете да видите лъча на фенерчето, въпреки че може да видите ярки искри, където светлината удря прах, въздушни мехурчета или други малки частици във водата. Това прилича много на това как слънчевата светлина пътува през космоса.
- Добавете около 1/4 чаша мляко (за контейнер с размери 2-1 / 2 галона - увеличете количеството мляко за по-голям съд). Разбъркайте млякото в съда, за да го смесите с вода. Сега, ако светите фенерчето отстрани на резервоара, можете да видите лъча светлина във водата. Частиците от млякото разпръскват светлина. Разгледайте контейнера от всички страни. Забележете, ако погледнете контейнера отстрани, лъчът на фенерчето изглежда леко син, докато краят на фенерчето изглежда леко жълт.
- Разбъркайте още мляко във водата. С увеличаването на броя на частиците във водата светлината от фенерчето се разсейва по-силно. Лъчът изглежда още по-син, докато пътят на лъча, най-отдалечен от фенерчето, преминава от жълто до оранжево. Ако погледнете в фенерчето от целия резервоар, изглежда, че е оранжево или червено, а не бяло. Изглежда, че лъчът също се разпространява, докато пресича контейнера. Синият край, където има частици, разпръскващи светлина, е като небето в ясен ден. Оранжевият край е като небето в близост до изгрев или залез.
Как работи
Светлината пътува по права линия, докато не срещне частици, които отклоняваме или разпръскваме. В чист въздух или вода не можете да видите лъч светлина и той пътува по права пътека. Когато във въздуха или водата има частици, като прах, пепел, ледили капки вода, светлината се разпръсква по краищата на частиците.
Млякото е колоид, който съдържа малки частици мазнини и протеини. Смесени с вода, частиците разпръскват светлина толкова, колкото прахът разпръсва светлина в атмосферата. Светлината се разпръсква по различен начин, в зависимост от нейния цвят или дължина на вълната. Синята светлина е разпръсната най-много, докато оранжевата и червената светлина са най-малко. Гледането на дневното небе е като гледане на лъч на фенерче отстрани - виждате разсеяната синя светлина. Гледането на изгрев или залез е като да погледнете директно в лъча на фенерчето - виждате светлината, която не е разпръсната, която е оранжева и червена.
Какво прави изгрева и залеза на слънцето различно от дневното небе? Това е количеството атмосфера слънчевата светлина трябва да пресече, преди да стигне до очите ви. Ако мислите за атмосферата като покритие, покриващо Земята, слънчевата светлина по обяд преминава през най-тънката част на покритието (която има най-малък брой частици). Слънчевата светлина при изгрев и залез трябва да поеме странично към същата точка, през много повече „покритие“, което означава, че има много повече частици, които могат да разпръснат светлина.
Докато в атмосферата на Земята се срещат множество видове разсейване, Rayleigh разсейването е главно отговорно за синьото на дневното небе и червеникавия оттенък на изгряващото и залязващото слънце. Ефектът на Тиндал също влиза в игра, но не е причина за цвета на синьото небе, тъй като молекулите във въздуха са по-малки от дължината на вълната на видимата светлина.
Източници
- Смит, Глен С. (2005). „Човешко виждане на цветовете и ненаситеният син цвят на небето през деня“. Американски журнал за физика. 73 (7): 590–97. DOI:10.1119/1.1858479
- Младият, Андрей Т. (1981). „Разсейване на Релей“. Приложна оптика. 20 (4): 533–5. DOI:10,1364 / AO.20.000533