Niebo jest błękitne w słoneczny dzień, a jednak czerwone lub pomarańczowe o wschodzie i zachodzie słońca. Różne kolory są spowodowane rozproszonym światłem ziemska atmosfera. Tutaj jest prosty eksperyment możesz zrobić, aby zobaczyć, jak to działa:
Blue Sky - Red Sunset Materials
Potrzebujesz do tego tylko kilku prostych materiałów projekt pogodowy:
- woda
- mleko
- Przezroczysty pojemnik z płaskimi równoległymi bokami
- Latarka lub światło telefonu komórkowego
Małe prostokątne akwarium dobrze sprawdza się w tym eksperymencie. Wypróbuj zbiornik o pojemności 2-1 / 2 galonów lub 5 galonów. Działa każdy inny kwadratowy lub prostokątny pojemnik z przezroczystego szkła lub plastiku.
Przeprowadź eksperyment
- Napełnij pojemnik około 3/4 wody. Włącz latarkę i oprzyj ją płasko o bok pojemnika. Prawdopodobnie nie będziesz w stanie zobaczyć wiązki latarki, chociaż możesz zobaczyć jasne iskierki, w których światło uderza w kurz, pęcherzyki powietrza lub inne małe cząsteczki w wodzie. Jest to podobne do tego, jak światło słoneczne przemieszcza się w przestrzeni kosmicznej.
- Dodaj około 1/4 szklanki mleka (w przypadku pojemnika 2-1 / 2 galonów - zwiększ ilość mleka w przypadku większego pojemnika). Wlej mleko do pojemnika, aby wymieszać z wodą. Teraz, jeśli zaświecisz latarką na bok zbiornika, zobaczysz promień światła w wodzie. Cząsteczki mleka rozpraszają światło. Zbadaj pojemnik ze wszystkich stron. Zauważ, że jeśli spojrzysz na pojemnik z boku, wiązka latarki wygląda lekko na niebiesko, a koniec latarki wydaje się lekko żółty.
- Wlej więcej mleka do wody. Gdy zwiększasz liczbę cząstek w wodzie, światło z latarki jest silniej rozpraszane. Wiązka wydaje się jeszcze bardziej niebieska, a ścieżka wiązki najdalej od latarki zmienia się z żółtej na pomarańczową. Jeśli spojrzysz na latarkę z drugiej strony zbiornika, wygląda to na pomarańczowe lub czerwone, a nie białe. Wiązka wydaje się również rozprzestrzeniać, gdy przechodzi przez pojemnik. Niebieski koniec, na którym są cząstki rozpraszające światło, jest jak niebo w pogodny dzień. Pomarańczowy koniec przypomina niebo w pobliżu wschodu lub zachodu słońca.
Jak to działa
Światło przemieszcza się w linii prostej, aż napotka cząsteczki, które odchylić lub rozproszyć. W czystym powietrzu lub wodzie nie widać wiązki światła i porusza się po prostej ścieżce. Gdy w powietrzu lub wodzie znajdują się cząstki, takie jak kurz, popiół, lódlub kropelki wody, światło jest rozproszone przez krawędzie cząstek.
Mleko jest koloid, który zawiera małe cząsteczki tłuszczu i białka. Zmieszane z wodą cząsteczki rozpraszają światło tak samo, jak pył rozprasza światło w atmosferze. Światło jest rozpraszane w różny sposób, w zależności od jego koloru lub długości fali. Niebieskie światło jest najbardziej rozproszone, podczas gdy pomarańczowe i czerwone światło jest rozproszone najmniej. Patrzenie w niebo w ciągu dnia jest jak oglądanie wiązki latarki z boku - widać rozproszone niebieskie światło. Patrzenie na wschód lub zachód słońca jest jak patrzenie bezpośrednio w wiązkę latarki - widać światło, które nie jest rozproszone, czyli pomarańczowe i czerwone.
Czym różni się wschód i zachód słońca od nieba w ciągu dnia? To jest ilość atmosfera światło słoneczne musi przekroczyć, zanim dotrze do twoich oczu. Jeśli myślisz o atmosferze jako powłoce pokrywającej Ziemię, światło słoneczne w południe przechodzi przez najcieńszą część powłoki (która ma najmniejszą liczbę cząstek). Światło słoneczne o wschodzie i zachodzie słońca musi podążać boczną ścieżką do tego samego punktu, przez znacznie więcej „powłoki”, co oznacza, że jest o wiele więcej cząstek, które mogą rozpraszać światło.
Podczas gdy w atmosferze ziemskiej występuje wiele rodzajów rozpraszania, rozpraszanie Rayleigha jest przede wszystkim odpowiedzialne za błękit nieba w dzień i czerwonawy odcień wschodzącego i zachodzącego słońca. W grę wchodzi także efekt Tyndalla, ale nie jest to przyczyną niebieskiego nieba, ponieważ cząsteczki w powietrzu są mniejsze niż długości fali światła widzialnego.
Źródła
- Smith, Glenn S. (2005). „Wizja ludzkiego koloru i nienasycony niebieski kolor nieba w ciągu dnia”. American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
- Young, Andrew T. (1981). „Rozpraszanie Rayleigha”. Zastosowana optyka. 20 (4): 533–5. doi:10.1364 / AO.20.000533