Crveno nebo pri izlasku sunca. Zašto je nebo plavo, a zalazak sunca crven? Crno nebo i bijelo sunce

Svijet oko nas pun je nevjerojatnih čuda, ali mi često ne obraćamo pažnju na njih. Diveći se čistom plavetnilu proljetnog neba ili jarkim bojama zalaska sunca, čak i ne razmišljamo o tome zašto nebo mijenja boju s promjenom doba dana.


Navikli smo na jarko plavetnilo za lijepog sunčanog dana i na činjenicu da u jesen nebo postaje maglovito sivo, gubeći svoje svijetle boje. Ali ako pitate modernu osobu zašto se to događa, velika većina nas, jednom naoružana školskim znanjem fizike, vjerojatno neće moći odgovoriti na ovo jednostavno pitanje. U međuvremenu, u objašnjenju nema ništa komplicirano.

Što je boja?

Iz školskog tečaja fizike trebali bismo znati da razlike u percepciji boja predmeta ovise o valnoj duljini svjetlosti. Naše oko može razlikovati samo prilično uzak raspon valnog zračenja, pri čemu su najkraći valovi plavi, a najdulji crveni. Između ove dvije osnovne boje nalazi se cijela naša paleta percepcije boja, izražena valnim zračenjem u različitim rasponima.

Bijela sunčeva zraka zapravo se sastoji od valova svih raspona boja, što je lako vidjeti prolaskom kroz staklenu prizmu - vjerojatno se sjećate ovog školskog iskustva. Kako bismo zapamtili redoslijed promjena valnih duljina, tj. slijed boja spektra dnevnog svjetla, izmišljena je šaljiva rečenica o lovcu koju je svatko od nas naučio u školi: Svaki lovac želi znati itd.


Budući da su valovi crvene svjetlosti najdulji, manje su osjetljivi na raspršivanje pri prolasku. Stoga, kada trebate vizualno istaknuti predmet, koriste se pretežno crvena boja, koja je jasno vidljiva izdaleka u svim vremenskim uvjetima.

Dakle, svjetlo zabrane na semaforu ili bilo koje drugo svjetlo upozorenja na opasnost svijetli crveno, a ne zeleno ili plavo.

Zašto nebo postaje crveno pri zalasku sunca?

U večernjim satima prije zalaska sunca sunčeve zrake padaju na površinu zemlje pod kutom, a ne direktno. Moraju svladati mnogo deblji sloj atmosfere nego danju, kada je površina zemlje osvijetljena izravnim sunčevim zrakama.

U ovom trenutku atmosfera djeluje kao filtar boja, koji raspršuje zrake iz gotovo cijelog vidljivog raspona, osim crvenih - najdužih i stoga najotpornijih na smetnje. Svi ostali svjetlosni valovi su ili raspršeni ili apsorbirani česticama vodene pare i prašine prisutne u atmosferi.

Što Sunce pada niže u odnosu na horizont, to je deblji sloj atmosfere koji svjetlosne zrake moraju prevladati. Stoga se njihova boja sve više pomiče prema crvenom dijelu spektra. Uz ovu pojavu veže se narodno praznovjerje prema kojem crveni zalazak sunca predskazuje jak vjetar sutradan.


Vjetar nastaje u visokim slojevima atmosfere i na velikoj udaljenosti od promatrača. Kose sunčeve zrake ističu novonastalu zonu atmosferskog zračenja, u kojoj ima mnogo više prašine i pare nego u mirnoj atmosferi. Stoga, prije vjetrovitog dana vidimo posebno crven, svijetli zalazak sunca.

Zašto je nebo plavo tijekom dana?

Razlike u valnim duljinama svjetlosti također objašnjavaju čisto plavetnilo neba danju. Kada sunčeve zrake padaju izravno na površinu zemlje, sloj atmosfere koji prevladavaju ima najmanju debljinu.

Raspršenje svjetlosnih valova događa se kada se sudaraju s molekulama plinova koji čine zrak, au ovoj situaciji najstabilnijim se pokazuje kratkovalni raspon svjetlosti, tj. plavi i ljubičasti svjetlosni valovi. Za lijepog dana bez vjetra nebo poprima nevjerojatnu dubinu i plavetnilo. Ali zašto onda na nebu vidimo plavo, a ne ljubičasto?

Činjenica je da stanice u ljudskom oku koje su odgovorne za percepciju boja percipiraju plavu puno bolje od ljubičaste. Ipak, ljubičasta je preblizu granice raspona percepcije.

Zbog toga vidimo nebo jarko plavo ako u atmosferi nema raspršujućih komponenti osim molekula zraka. Kada se u atmosferi pojavi dovoljno velika količina prašine - na primjer, u vrućem ljetu u gradu - nebo kao da blijedi, gubi svoju jarkoplavu boju.

Sivo nebo lošeg vremena

Sada je jasno zašto jesenje loše vrijeme i zimska bljuzgavica čine nebo beznadno sivim. Velika količina vodene pare u atmosferi dovodi do raspršenja svih komponenti snopa bijele svjetlosti bez iznimke. Svjetlosne zrake se drobe u sitne kapljice i molekule vode, gube smjer i miješaju se u cijelom rasponu spektra.


Zbog toga svjetlosne zrake dopiru do površine kao da su prošle kroz golemi raspršeni abažur. Ovu pojavu doživljavamo kao sivkasto-bijelu boju neba. Čim se vlaga ukloni iz atmosfere, nebo ponovno postaje jarko plavo.

Unatoč znanstvenom napretku i slobodnom pristupu mnogim izvorima informacija, rijetko tko može točno odgovoriti na pitanje zašto je nebo plavo.

Zašto je nebo plavo ili plavo tijekom dana?

Bijelo svjetlo - ono što Sunce emitira - sastoji se od sedam dijelova spektra boja: crvene, narančaste, žute, zelene, plave, indigo i ljubičaste. Mala pjesmica poznata iz škole - "Svaki lovac želi znati gdje sjedi fazan" - precizno određuje boje ovog spektra početnim slovima svake riječi. Svaka boja ima svoju valnu duljinu svjetlosti: crvena je najduža, a ljubičasta najkraća.

Nama poznato nebo (atmosfera) sastoji se od čvrstih mikročestica, sitnih kapljica vode i molekula plina. Dugo vremena postoji nekoliko pogrešnih pretpostavki koje pokušavaju objasniti zašto je nebo plavo:

• atmosfera, koja se sastoji od sitnih čestica vode i molekula raznih plinova, dobro propušta zrake plavog spektra i ne dopušta da zrake crvenog spektra dotaknu Zemlju;
• Male čvrste čestice - poput prašine - lebdeće u zraku najmanje raspršuju plave i ljubičaste valne duljine i zbog toga uspijevaju doći do površine Zemlje, za razliku od ostalih boja spektra.

Ove su hipoteze podržali mnogi poznati znanstvenici, no istraživanje engleskog fizičara Johna Rayleigha pokazalo je da čvrste čestice nisu glavni uzrok raspršenja svjetlosti. Molekule plinova u atmosferi razdvajaju svjetlost na komponente boje. Bijela sunčeva zraka, sudarajući se s česticom plina na nebu, raspršuje se (raspršuje) u različitim smjerovima.

Kada se sudari s molekulom plina, svaka od sedam komponenti boje bijele svjetlosti se raspršuje. Istovremeno, svjetlost s dužim valovima (crvena komponenta spektra, koja također uključuje narančastu i žutu) slabije se raspršuje od svjetlosti s kratkim valovima (plava komponenta spektra). Zbog toga nakon raspršivanja u zraku ostaje osam puta više boja plavog spektra nego crvenih.

Iako ljubičasta ima najkraću valnu duljinu, nebo se ipak čini plavo zbog mješavine ljubičastih i zelenih valova. Osim toga, naše oči bolje percipiraju plavu boju nego ljubičastu, s obzirom na istu svjetlinu obje. Upravo te činjenice određuju shemu boja neba: atmosfera je doslovno ispunjena zrakama plavo-plave boje.

Zašto je onda zalazak sunca crven?

Međutim, nebo nije uvijek plavo. Prirodno se postavlja pitanje: ako cijeli dan vidimo plavo nebo, zašto je zalazak sunca crven? Gore smo saznali da se crvena boja najmanje raspršuje molekulama plina. Tijekom zalaska Sunce se približava horizontu i sunčeva zraka je usmjerena prema Zemljinoj površini ne okomito, kao danju, već pod kutom.

Stoga je put koji prijeđe kroz atmosferu puno duži od onog koji prijeđe danju kada je Sunce visoko. Zbog toga se plavo-plavi spektar apsorbira u debelom sloju atmosfere, ne dopirući do Zemlje. A duži svjetlosni valovi crveno-žutog spektra dopiru do površine Zemlje, bojeći nebo i oblake u crvene i žute boje karakteristične za zalazak sunca.

Zašto su oblaci bijeli?

Dotaknimo se teme oblaka. Zašto su bijeli oblaci na plavom nebu? Prvo, prisjetimo se kako nastaju. Vlažan zrak koji sadrži nevidljivu paru, zagrijan na površini zemlje, diže se i širi zbog činjenice da je tlak zraka manji na vrhu. Kako se zrak širi, on se hladi. Kada vodena para dosegne određenu temperaturu, kondenzira se oko atmosferske prašine i drugih suspendiranih krutih tvari, što rezultira sitnim kapljicama vode koje se spajaju i tvore oblak.

Unatoč svojoj relativno maloj veličini, čestice vode puno su veće od molekula plina. A ako se pri susretu s molekulama zraka sunčeve zrake raspršuju, onda se pri susretu s kapljicama vode svjetlost odbija od njih. U ovom slučaju, prvobitno bijela zraka sunčeve svjetlosti ne mijenja svoju boju i istovremeno "oboji" molekule oblaka u bijelo.

16140 0

Za vedrog, sunčanog dana, nebo izgleda jarko plavo.

Navečer, pri zalasku sunca, nebo postaje crveno, ružičasto i narančasto.

Zašto je nebo plavo? Što čini zalazak sunca crvenim?

Da bismo odgovorili na ova pitanja, moramo proučavati svjetlost i zemljinu atmosferu.

Atmosfera

Atmosfera je mješavina molekula plina i drugih tvari koje okružuju Zemlju. To su uglavnom dušik (78%) i kisik (21%). Ostale uobičajene tvari uključuju argon i vodu (u obliku pare, tekućine i kristala leda).

Također, u malim količinama, prisutni su i drugi plinovi i sitne čvrste čestice: čestice prašine, čađe, peludi i soli iz oceana.
Sastav atmosfere mijenja se ovisno o lokaciji, vremenu i drugim stvarima.

Na primjer, može biti više vode u zraku nakon uragana ili u blizini oceana. Vulkani mogu ispustiti velike količine pepela u atmosferu. Onečišćenje može dodati razne plinove i čađu. Atmosfera je čvrsto pritisnuta uz cijelu površinu Zemlje. Postupno postaje tanji kako se dižete sve više i više. Ne postoji jasna granica između atmosfere i svemira.

Svjetlosni valovi

Svjetlost je dio energije koji se emitira i putuje u obliku valova. Mnoge vrste energije predstavljene su valom. Na primjer, zvuk su vibracije zraka. Svjetlost je vibracija električnog i magnetskog polja. Ovo je samo mali dio ogromnog raspona elektromagnetskih oscilacija. Taj se niz naziva spektrom.

Elektromagnetski valovi kreću se u svemiru brzinama blizu 300 000 km/h. To se zove brzina svjetlosti.

Boja svjetla

Vidljiva svjetlost je dio elektromagnetskog spektra koji naše oči mogu percipirati. Svjetlost Sunca ili obične žarulje sastoji se od različitih boja. Te boje možemo vidjeti lomom svjetlosti pomoću prizme. Vidljivi su i u dugi na nebu.

Boje se stalno miješaju u jednu. Na jednom kraju spektra su crvena i narančasta. Postupno prelaze u žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. Boje imaju različite valne duljine, frekvencije i energije. Ljubičasta je boja s najkraćom valnom duljinom u vidljivom spektru. To znači da ima najveću frekvenciju i energiju.

Kod crvene je suprotno: frekvencija i energija su najniže, ali je valna duljina najduža.

Svjetlo u zraku

Svjetlost putuje prostorom pravocrtno sve dok ne naiđe na prepreku na svom putu. Kada se svjetlost kreće kroz atmosferu, nastavlja se kretati ravnom linijom sve dok ne udari u molekule zraka. Što se događa nakon sudara ovisi o valnoj duljini i frekvenciji.

Čestice prašine i kapljice vode puno su duže od valne duljine vidljive svjetlosti. Svjetlost se sudarajući s tim česticama reflektira i mijenja svoju putanju. Različite boje svjetlosti jednako se odbijaju od čestica. Reflektirana svjetlost ostaje bijela, budući da nastavlja sadržavati sve pomiješane boje.

Molekule plina mnogo su manje od valne duljine vidljive svjetlosti. Kad ih svjetlo udari, svašta se može dogoditi. Na primjer, mogu ga apsorbirati molekule. A onda će ga početi zračiti, ali u drugom smjeru. Sve boje se apsorbiraju, ali plava to čini jače od svih ostalih boja. Ovaj proces je nazvan "Rayleighovo raspršenje" (nazvano po engleskom fizičaru Lordu Rayleighu, koji je prvi otkrio ovaj fenomen 1870. godine).

Zašto je nebo plavo?

Nebo je obojeno plavo zbog Rayleighovog raspršenja. Kada svjetlost prolazi kroz atmosferu, molekule zraka apsorbiraju plavu boju i reflektiraju je u različitim smjerovima. Ovaj fenomen se opaža oko cijele Zemlje. Kamo god pogledate uhvatit će vas reflektirana plava boja. Zato cijelo nebo izgleda plavo.

U blizini horizonta, boja neba nije tako zasićena, to je zbog činjenice da mora proći kroz veću količinu zraka.

Crno nebo i bijelo sunce

Sa Zemlje Sunce izgleda žuto. Ako se nađete u svemiru ili na Mjesecu, Sunce će pobijeliti. U svemiru nema atmosfere i svjetlost Sunca se ni od čega ne odbija. Bez atmosfere, nebo bi izgledalo crno.

Zašto je zalazak sunca crven?

Sunce zalazi i svjetlost će morati prijeći veliku udaljenost kroz atmosferu prije nego što stigne do vas. Većina svjetla se reflektira i apsorbira. Što manje svjetlosti dopire, Sunce izgleda manje sjajno. Njegova boja varira od narančaste do crvene jer te boje imaju najveću valnu duljinu.

Oko zalazećeg Sunca nebo može poprimiti različite boje.

Posebno spektakularno izgleda kada na nebu lebdi mnogo malih čestica. Oni reflektiraju svjetlost u različitim smjerovima, pretvarajući nebo u crveno, narančasto i ružičasto.

Svjetlo dana fascinira čovjeka od davnina. Sunce je obogotvoreno, i to ne bez razloga, jer su njegova svjetlost i toplina nužni uvjeti za postojanje života. Najmanje promjene u boji solarnog diska postale su temelj za mnoge legende i narodne znakove. Posebno je crvena boja svjetiljke uznemirila osobu. Pa ipak, zašto je sunce crveno?

Mitovi o suncu

Vjerojatno svaki narod na svijetu ima barem jednu drevnu legendu ili vjerovanje vezano uz solarni disk. U starom Egiptu bio je raširen kult boga sunca Ra (ili Amon-Ra). Egipćani su vjerovali da Ra svaki dan plovi nebom u zlatnom čamcu, a noću se u podzemnom zagrobnom životu bori sa stvorenjem tame, zmijom Apepom i, pobijedivši ga, ponovno se vraća na nebo i sa sobom donosi dan. U staroj Grčkoj Sunce se smatralo sinom glavnog boga Zeusa - Heliosa, koji se nebom vozi u kočiji koju vuku vatreni konji. Inka Indijanci štovali su solarno božanstvo koje su zvali Inti. Sunce je, poput ostalih bogova mitologije Inka, žrtvovano u krvi.

I stari Slaveni su štovali sunce. Drevni slavenski bog sunca imao je četiri hipostaze ili inkarnacije, od kojih je svaka bila odgovorna za određeno razdoblje u godini. Vrijeme od zimskog solsticija do proljetnog ekvinocija pripadalo je Khorsu, koji je predstavljen kao muškarac srednjih godina. Yarilo, bog mladosti i tjelesnih užitaka, čistoće i iskrenosti, bio je odgovoran za proljeće i početak ljeta (prije ljetnog solsticija). Prikazivan je kao mlad, lijep mladić zlatno-smeđe kose i nebeskoplavih očiju. U razdoblju od ljetnog solsticija do jesenskog ekvinocija na vlast dolazi Daždbog, bog ratnik zaslužan za blagostanje i uspjeh, bog koji daje život. Pa, zima se smatrala vremenom starog sunca - Svaroga, oca svih bogova.

Znakovi povezani s bojom sunca

Promatrajući sunce, ljudi su od davnina primijetili da pri zalasku i izlasku sunca sunčev disk ponekad poprima crvenkastu nijansu. Vrlo dugo je razlog za takve promjene ostao nepoznat, što nije spriječilo čovječanstvo da izmišlja lijepe legende u pokušajima da objasni neobjašnjivo. Osim toga, razni događaji bili su povezani s bojom sunca. Tako su se pojavili mnogi znakovi. Općenito, sve se svelo na jednu stvar - izlazak crvenog sunca ujutro ili njegov zalazak navečer ne sluti na dobro. To može biti zbog činjenice da ljudi podsvjesno povezuju crvenu boju s krvlju i opasnošću.

Znanstveno objašnjenje

Zapravo i nije tako strašno. Postoji jednostavno znanstveno utemeljeno objašnjenje za pitanje zašto je sunce crveno. Sve je to zbog disperzije sunčeve svjetlosti. Sunčev spektar sastoji se od sedam osnovnih boja, koje su različito raspršene u Zemljinoj atmosferi. A pri izlasku i zalasku sunca ostaje vidljiva samo crvena boja, jer ima najveću valnu duljinu.

Za vedrog sunčanog dana, nebo iznad nas izgleda jarko plavo. Navečer zalazak sunca boji nebo u crvene, ružičaste i narančaste boje. Zašto je nebo plavo?Što čini zalazak sunca crvenim?

Da biste odgovorili na ova pitanja, morate znati što je svjetlost i od čega se sastoji Zemljina atmosfera.

Atmosfera

Atmosfera je mješavina plinova i drugih čestica koje okružuju Zemlju. U osnovi, atmosfera se sastoji od plinovitog dušika (78%) i kisika (21%). Plin argon i voda (u obliku pare, kapljica i kristala leda) sljedeći su najčešći u atmosferi, njihova koncentracija ne prelazi 0,93% odnosno 0,001%. Zemljina atmosfera sadrži i male količine drugih plinova, kao i sitne čestice prašine, čađe, pepela, peludi i soli koje u atmosferu ulaze iz oceana.

Sastav atmosfere varira u malim granicama ovisno o lokaciji, vremenu itd. Koncentracija vode u atmosferi raste tijekom oluja, kao iu blizini oceana. Vulkani su sposobni izbaciti ogromne količine pepela visoko u atmosferu. Onečišćenje uzrokovano ljudskim djelovanjem također može dodati različite plinove ili prašinu i čađu normalnom sastavu atmosfere.

Gustoća atmosfere na malim visinama u blizini Zemljine površine najveća je, a s povećanjem visine postupno opada. Ne postoji jasna granica između atmosfere i svemira.

Svjetlosni valovi

Svjetlost je vrsta energije koja se prenosi valovima. Osim svjetlosti, valovi nose i druge vrste energije, na primjer, zvučni val je vibracija zraka. Svjetlosni val je oscilacija električnog i magnetskog polja, ovaj raspon se naziva elektromagnetski spektar.

Elektromagnetski valovi putuju bezzračnim prostorom brzinom od 299,792 km/s. Brzina širenja ovih valova naziva se brzinom svjetlosti.

Energija zračenja ovisi o valnoj duljini i njegovoj frekvenciji. Valna duljina je udaljenost između dva najbliža vrha (ili dna) vala. Frekvencija vala je broj oscilacija vala u sekundi. Što je val duži, to mu je niža frekvencija i nosi manje energije.

Vidljive svijetle boje

Vidljiva svjetlost je dio elektromagnetskog spektra koji možemo vidjeti našim očima. Svjetlo koje emitira Sunce ili žarulja sa žarnom niti može izgledati bijelo, ali zapravo je mješavina različitih boja. Različite boje vidljivog spektra svjetlosti možete vidjeti rastavljanjem na komponente pomoću prizme. Ovaj spektar se također može promatrati na nebu u obliku duge, što je rezultat loma svjetlosti sa Sunca u kapljicama vode, djelujući kao jedna golema prizma.

Boje spektra se miješaju i neprekidno pretvaraju jedna u drugu. Na jednom kraju spektra ima crvene ili narančaste boje. Ove boje glatko prelaze u žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. Boje imaju različite valne duljine, različite frekvencije i razlikuju se u energiji.

Širenje svjetlosti u zraku

Svjetlost putuje prostorom pravocrtno sve dok na njenom putu nema prepreka. Kada svjetlosni val uđe u atmosferu, svjetlost nastavlja putovati ravnom linijom sve dok mu se na putu ne nađu molekule prašine ili plina. U ovom slučaju, ono što će se dogoditi sa svjetlom ovisit će o njegovoj valnoj duljini i veličini čestica uhvaćenih na njenom putu.

Čestice prašine i kapljice vode puno su veće od valne duljine vidljive svjetlosti. Svjetlost se reflektira u različitim smjerovima kada udari u te velike čestice. Ove čestice jednako reflektiraju različite boje vidljive svjetlosti. Reflektirano svjetlo izgleda bijelo jer još uvijek sadrži iste boje koje su bile prisutne prije nego što se reflektiralo.

Molekule plina su manje od valne duljine vidljive svjetlosti. Ako se s njima sudari svjetlosni val, rezultat sudara može biti drugačiji. Kada se svjetlost sudari s molekulom bilo kojeg plina, dio se apsorbira. Malo kasnije, molekula počinje emitirati svjetlost u različitim smjerovima. Boja emitirane svjetlosti je ista boja koja je apsorbirana. Ali boje različitih valnih duljina različito se apsorbiraju. Sve se boje mogu apsorbirati, ali se više frekvencije (plava) apsorbiraju mnogo jače od nižih frekvencija (crvena). Taj se proces naziva Rayleighovo raspršenje, nazvano po britanskom fizičaru Johnu Rayleighu, koji je otkrio ovaj fenomen raspršenja 1870-ih.

Zašto je nebo plavo?

Nebo je plavo zbog Rayleighovog raspršenja. Dok svjetlost putuje kroz atmosferu, većina dugih valnih duljina optičkog spektra prolazi nepromijenjeno. Samo mali dio crvene, narančaste i žute boje stupa u interakciju sa zrakom.

Međutim, mnoge kraće valne duljine svjetlosti apsorbiraju molekule plina. Nakon što se apsorbira, plava boja se emitira u svim smjerovima. Raspršena je posvuda po nebu. Bez obzira u kojem smjeru gledate, nešto od ove raspršene plave svjetlosti dopire do promatrača. Budući da je plavo svjetlo vidljivo posvuda iznad glave, nebo se čini plavim.

Ako pogledate prema horizontu, nebo će imati blijedu nijansu. To je rezultat svjetlosti koja putuje veću udaljenost kroz atmosferu kako bi stigla do promatrača. Raspršenu svjetlost ponovno raspršuje atmosfera i manje plave svjetlosti dopire do očiju promatrača. Stoga se boja neba u blizini horizonta čini bljeđom ili čak potpuno bijelom.

Crno nebo i bijelo sunce

Sa Zemlje Sunce izgleda žuto. Da smo u svemiru ili na Mjesecu, Sunce bi nam izgledalo bijelo. U svemiru ne postoji atmosfera koja raspršuje sunčevu svjetlost. Na Zemlji se neke od kratkih valnih duljina sunčeve svjetlosti (plava i ljubičasta) apsorbiraju raspršivanjem. Ostatak spektra izgleda žuto.

Također, u svemiru nebo izgleda tamno ili crno umjesto plavo. To je rezultat nepostojanja atmosfere, pa se svjetlost ni na koji način ne raspršuje.

Zašto je zalazak sunca crven?

Kada Sunce zađe, sunčeva svjetlost mora prijeći veću udaljenost u atmosferi da bi stigla do promatrača, tako da se više sunčeve svjetlosti odbija i raspršuje u atmosferi. Budući da manje izravne svjetlosti dopire do promatrača, Sunce izgleda manje svijetlo. Boja Sunca se također čini različitom, u rasponu od narančaste do crvene. To se događa jer se još više boja kratke valne duljine, plave i zelene, raspršuje. Ostaju samo dugovalne komponente optičkog spektra koje dopiru do očiju promatrača.

Nebo oko zalazećeg sunca može se obojiti različitim bojama. Nebo je najljepše kada u zraku ima puno sitnih čestica prašine ili vode. Ove čestice reflektiraju svjetlost u svim smjerovima. U tom slučaju raspršuju se kraći svjetlosni valovi. Promatrač vidi svjetlosne zrake većih valnih duljina, zbog čega nebo izgleda crveno, ružičasto ili narančasto.

Više o atmosferi

Što je atmosfera?

Atmosfera je mješavina plinova i drugih tvari koje okružuju Zemlju u obliku tanke, uglavnom prozirne ljuske. Atmosferu drži Zemljina gravitacija. Glavne komponente atmosfere su dušik (78,09%), kisik (20,95%), argon (0,93%) i ugljikov dioksid (0,03%). Atmosfera također sadrži male količine vode (na različitim mjestima njezina koncentracija se kreće od 0% do 4%), čvrste čestice, plinove neon, helij, metan, vodik, kripton, ozon i ksenon. Znanost koja proučava atmosferu zove se meteorologija.

Život na Zemlji ne bi bio moguć bez prisutnosti atmosfere koja opskrbljuje kisikom potrebnim za disanje. Osim toga, atmosfera obavlja još jednu važnu funkciju - izjednačava temperaturu na cijelom planetu. Kad ne bi bilo atmosfere, na nekim bi mjestima na planetu mogla vladati vrućina, a na drugim mjestima ekstremna hladnoća, temperaturni raspon mogao bi varirati od -170°C noću do +120°C danju. Atmosfera nas također štiti od štetnog zračenja Sunca i svemira, upijajući ga i raspršujući.

Od ukupne količine sunčeve energije koja dospije do Zemlje, oko 30% se reflektira od oblaka i zemljine površine natrag u svemir. Atmosfera apsorbira približno 19% sunčevog zračenja, a samo 51% apsorbira površina Zemlje.

Zrak ima težinu, iako mi toga nismo svjesni i ne osjećamo pritisak zračnog stupca. Na razini mora taj tlak iznosi jednu atmosferu ili 760 mmHg (1013 milibara ili 101,3 kPa). Kako se nadmorska visina povećava, atmosferski tlak brzo opada. Tlak pada 10 puta sa svakih 16 km povećanja nadmorske visine. To znači da će pri tlaku od 1 atmosfere na razini mora, na visini od 16 km tlak biti 0,1 atm, a na visini od 32 km - 0,01 atm.

Gustoća atmosfere u najnižim slojevima je 1,2 kg/m3. Svaki kubični centimetar zraka sadrži približno 2,7 * 10 19 molekula. Na razini tla svaka se molekula kreće brzinom od oko 1600 km/h, sudarajući se s drugim molekulama 5 milijardi puta u sekundi.

Gustoća zraka također se brzo smanjuje s povećanjem nadmorske visine. Na visini od 3 km gustoća zraka opada za 30%. Ljudi koji žive blizu razine mora imaju privremene probleme s disanjem kada se podignu na takvu visinu. Najveća nadmorska visina na kojoj ljudi stalno žive je 4 km.

Struktura atmosfere

Atmosfera se sastoji od različitih slojeva, a podjela na te slojeve događa se prema njihovoj temperaturi, molekularnom sastavu i električnim svojstvima. Ovi slojevi nemaju jasno definirane granice, mijenjaju se sezonski, a osim toga, njihovi se parametri mijenjaju na različitim geografskim širinama.

Podjela atmosfere na slojeve ovisno o njihovom molekularnom sastavu

Homosfera

• Donjih 100 km, uključujući troposferu, stratosferu i mezopauzu.
• Čini 99% mase atmosfere.
• Molekule nisu odvojene prema molekularnoj težini.
• Sastav je prilično homogen, s izuzetkom nekih malih lokalnih anomalija. Homogenost se održava stalnim miješanjem, turbulentnošću i turbulentnom difuzijom.
• Voda je jedna od dvije komponente koje su neravnomjerno raspoređene. Kako se vodena para diže, hladi se i kondenzira, a zatim se vraća na tlo u obliku padalina - snijega i kiše. Sama stratosfera je vrlo suha.
• Ozon je još jedna molekula čija je raspodjela neravnomjerna. (U nastavku pročitajte o ozonskom omotaču u stratosferi.)

Heterosfera

• Prostire se iznad homosfere i uključuje termosferu i egzosferu.
• Razdvajanje molekula u ovom sloju temelji se na njihovim molekulskim težinama. Teže molekule poput dušika i kisika koncentrirane su na dnu sloja. Lakši, helij i vodik, prevladavaju u gornjem dijelu heterosfere.

Podjela atmosfere na slojeve ovisno o njihovim električnim svojstvima.

Neutralna atmosfera

• Ispod 100 km.

Ionosfera

• Otprilike iznad 100 km.
• Sadrži električki nabijene čestice (ione) nastale apsorpcijom ultraljubičastog svjetla
• Stupanj ionizacije mijenja se s nadmorskom visinom.
• Različiti slojevi reflektiraju duge i kratke radiovalove. To omogućuje da se radio signali koji putuju ravnom linijom savijaju oko kuglaste površine Zemlje.
• Aurore se pojavljuju u tim atmosferskim slojevima.
• Magnetosfera je gornji dio ionosfere, proteže se do otprilike 70.000 km nadmorske visine, ta visina ovisi o intenzitetu sunčevog vjetra. Magnetosfera nas štiti od visokoenergetskih nabijenih čestica iz sunčevog vjetra zadržavajući ih u Zemljinom magnetskom polju.

Podjela atmosfere na slojeve ovisno o njihovim temperaturama

Visina gornje granice troposfera ovisi o godišnjim dobima i zemljopisnoj širini. Proteže se od površine zemlje do visine od približno 16 km na ekvatoru, te do visine od 9 km na sjevernom i južnom polu.

• Prefiks "tropo" znači promjena. Promjene u parametrima troposfere nastaju zbog vremenskih uvjeta - na primjer, zbog kretanja atmosferskih fronti.
• Kako se nadmorska visina povećava, temperatura pada. Topli zrak se diže, zatim hladi i pada natrag na Zemlju. Taj se proces naziva konvekcija, javlja se kao rezultat kretanja zračnih masa. Vjetrovi u ovom sloju pušu pretežno okomito.
• Ovaj sloj sadrži više molekula nego svi ostali slojevi zajedno.

Stratosfera- proteže se od približno 11 km do 50 km nadmorske visine.

• Ima vrlo tanak sloj zraka.
• Prefiks "strato" odnosi se na slojeve ili podjelu na slojeve.
• Donji dio stratosfere prilično je miran. Mlazni zrakoplovi često lete u nižu stratosferu kako bi izbjegli loše vrijeme u troposferi.
• Na vrhu stratosfere postoje jaki vjetrovi poznati kao visinski mlazni tokovi. Pušu vodoravno brzinom do 480 km/h.
• Stratosfera sadrži "ozonski omotač", koji se nalazi na visini od otprilike 12 do 50 km (ovisno o geografskoj širini). Iako je koncentracija ozona u ovom sloju samo 8 ml/m 3 , on je vrlo učinkovit u apsorbiranju štetnih ultraljubičastih zraka sunca, čime štiti život na Zemlji. Molekula ozona sastoji se od tri atoma kisika. Molekule kisika koje udišemo sadrže dva atoma kisika.
• Stratosfera je vrlo hladna, s temperaturom od približno -55°C na dnu koja raste s visinom. Porast temperature nastaje zbog apsorpcije ultraljubičastih zraka kisikom i ozonom.

Mezosfera- proteže se do nadmorske visine od približno 100 km.

• Kako se nadmorska visina povećava, temperatura brzo raste.

Termosfera- prostire se na nadmorskoj visini od oko 400 km.

• Kako se nadmorska visina povećava, temperatura se brzo povećava zbog apsorpcije ultraljubičastog zračenja vrlo kratke valne duljine.
• Meteori ili "zvijezde padalice" počinju sagorijevati na visinama od otprilike 110-130 km iznad Zemljine površine.

Egzosfera- proteže se stotinama kilometara izvan termosfere, postupno se krećući u svemir.

• Gustoća zraka ovdje je tako niska da upotreba pojma temperature gubi svaki smisao.
• Kada se molekule sudare jedna s drugom, često odlete u svemir.

Zašto je boja neba plava?

Vidljiva svjetlost je vrsta energije koja može putovati svemirom. Svjetlo Sunca ili žarulje sa žarnom niti izgleda bijelo, iako je u stvarnosti mješavina svih boja. Primarne boje koje čine bijelu su crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, indigo i ljubičasta. Ove boje kontinuirano prelaze jedna u drugu, pa osim osnovnih boja postoji i veliki broj raznih nijansi. Sve te boje i nijanse mogu se promatrati na nebu u obliku duge koja se pojavljuje u području visoke vlažnosti.

Zrak koji ispunjava cijelo nebo mješavina je sićušnih molekula plina i malih čvrstih čestica poput prašine.

Dok sunčeva svjetlost prolazi kroz zrak, nailazi na molekule i prašinu. Kada se svjetlost sudari s molekulama plina, svjetlost se može reflektirati u različitim smjerovima. Neke boje, poput crvene i narančaste, dopiru izravno do promatrača prolazeći izravno kroz zrak. Ali većina plave svjetlosti se odbija od molekula zraka u svim smjerovima. Ovo raspršuje plavo svjetlo po cijelom nebu i čini ga plavim.

Kad podignemo pogled, dio ove plave svjetlosti dopire do naših očiju sa svih strana neba. Budući da vidimo plavetnilo posvuda iznad naših glava, nebo izgleda plavo.

U svemiru nema zraka. Budući da nema prepreka od kojih bi se svjetlost mogla reflektirati, svjetlost putuje izravno. Zrake svjetlosti se ne raspršuju, a "nebo" izgleda tamno i crno.

Eksperimenti sa svjetlom

Prvi pokus je rastavljanje svjetlosti u spektar

Za provođenje ovog eksperimenta trebat će vam:

• malo ogledalo, komad bijelog papira ili kartona, voda;
• velika plitka posuda kao što je kiveta ili zdjela ili plastična kutija za sladoled;
• sunčano vrijeme i prozor okrenut na sunčanu stranu.

Kako provesti eksperiment:

1. Napunite kivetu ili zdjelu do 2/3 vodom i stavite je na pod ili stol tako da izravna sunčeva svjetlost dopre do vode. Prisutnost izravne sunčeve svjetlosti obavezna je za pravilno eksperimentiranje.
2. Postavite ogledalo pod vodu tako da sunčeve zrake padaju na njega. Držite komad papira iznad ogledala tako da zrake sunca koje reflektira ogledalo padaju na papir; ako je potrebno, prilagodite njihov međusobni položaj. Promatrajte spektar boja na papiru.

Što se događa: Voda i zrcalo djeluju poput prizme, dijeleći svjetlost na komponente boje spektra. To se događa zato što svjetlosne zrake, prelazeći iz jednog medija (zrak) u drugi (voda), mijenjaju svoju brzinu i smjer. Ova pojava se naziva refrakcija. Različite boje se različito lome, ljubičaste zrake su više inhibirane i jače mijenjaju smjer. Crvene zrake usporavaju i manje mijenjaju smjer. Svjetlost se dijeli na sastavne boje i možemo vidjeti spektar.

Drugi pokus - modeliranje neba u staklenoj posudi

Materijali potrebni za eksperiment:

• prozirna visoka čaša ili prozirna plastična ili staklena posuda;
• voda, mlijeko, čajna žličica, svjetiljka;
• mračna soba;

Provođenje eksperimenta:

1. Čašu ili staklenku napunite do 2/3 vodom, otprilike 300-400 ml.
2. U vodu dodajte 0,5 do jedne žlice mlijeka, protresite smjesu.
3. Uzimajući čašu i svjetiljku, idite u mračnu sobu.
4. Držite svjetiljku iznad čaše vode i usmjerite snop svjetlosti na površinu vode, gledajte čašu sa strane. U tom slučaju voda će imati plavičastu nijansu. Sada usmjerite svjetiljku na stranu stakla i pogledajte snop svjetlosti s druge strane stakla, tako da svjetlost prolazi kroz vodu. U tom slučaju voda će imati crvenkastu nijansu. Stavite svjetiljku ispod stakla i usmjerite svjetlo prema gore, dok gledate vodu odozgo. U ovom slučaju, crvenkasta nijansa vode izgledat će zasićenije.

Ono što se događa u ovom eksperimentu je da male čestice mlijeka suspendirane u vodi raspršuju svjetlost koja dolazi iz svjetiljke na isti način na koji čestice i molekule u zraku raspršuju sunčevu svjetlost. Kada se čaša osvijetli odozgo, voda izgleda plavkasto zbog činjenice da se plava boja raspršuje u svim smjerovima. Kada gledate izravno u svjetlost kroz vodu, svjetlost lampiona izgleda crveno jer su neke od plavih zraka uklonjene zbog raspršenja svjetlosti.

Treći eksperiment - miješanje boja

Trebat će vam:

• olovka, škare, bijeli karton ili komad Whatman papira;
• olovke ili markeri u boji, ravnalo;
• šalica ili velika šalica promjera na vrhu od 7...10 cm ili čeljust.
• Papirnata čaša.

Kako provesti eksperiment:

1. Ako nemate kaliper, upotrijebite šalicu kao šablonu za crtanje kruga na komadu kartona i izrežite krug. Pomoću ravnala podijelite krug na 7 približno jednakih sektora.
2. Oboji ovih sedam sektora u boje glavnog spektra - crvenu, narančastu, žutu, zelenu, plavu, indigo i ljubičastu. Pokušajte obojiti disk što je moguće urednije i ravnomjernije.
3. Napravite rupu u sredini diska i postavite disk na olovku.
4. Napravite rupu na dnu papirnate čaše, promjer rupe treba biti malo veći od promjera olovke. Šalicu okrenite naopako i u nju umetnite olovku s montiranim diskom tako da olovka leži na stolu, postavite disk na olovku tako da disk ne dodiruje dno čaše i da bude iznad njega na visini od 0,5..1,5 cm.
5. Brzo zavrtite olovku i pogledajte rotirajući disk, obratite pozornost na njegovu boju. Ako je potrebno, namjestite disk i olovku tako da se mogu lako okretati.

Objašnjenje viđenog fenomena: boje kojima su obojeni sektori na disku glavne su komponente boja bijele svjetlosti. Kada se disk vrti dovoljno brzo, čini se da se boje stapaju i disk izgleda bijelo. Pokušajte eksperimentirati s drugim kombinacijama boja.