Obloha je modrá za slunečného dne, ale červená nebo oranžová při východu a západu slunce. Různé barvy jsou způsobeny rozptylem světla atmosféra Země. Tady je jednoduchý experiment můžete vidět, jak to funguje:
Blue Sky - Red Sunset Materials
K tomu potřebujete jen několik jednoduchých materiálů počasí:
- Voda
- Mléko
- Průhledná nádoba s plochými rovnoběžnými stranami
- Svítilna nebo světlo mobilního telefonu
Pro tento experiment dobře funguje malé obdélníkové akvárium. Vyzkoušejte 2-1 / 2-gallon nebo 5-gallon tank. Bude fungovat jakýkoli jiný čtvercový nebo obdélníkový čirý sklo nebo plastová nádoba.
Proveďte experiment
- Naplňte nádobu asi 3/4 vodou. Zapněte baterku a držte ji naplocho na boku nádoby. Pravděpodobně nebudete moci vidět paprsek baterky, i když můžete vidět světlé jiskry, kde světlo dopadá na prach, vzduchové bubliny nebo jiné malé částice ve vodě. Je to podobně jako sluneční záření cestuje vesmírem.
- Přidejte asi 1/4 šálku mléka (pro 2-1 / 2 galonový kontejner - zvyšte množství mléka pro větší kontejner). Míchejte mléko do nádoby, aby se promíchalo s vodou. Nyní, pokud svítíte baterkou na stranu nádrže, můžete vidět paprsek světla ve vodě. Částice z mléka jsou rozptylující světlo. Zkontrolujte kontejner ze všech stran. Všimněte si, že když se podíváte na kontejner ze strany, paprsek svítilny vypadá mírně modře, zatímco konec svítilny se zdá mírně žlutý.
- Míchejte více vody do vody. Když zvětšujete počet částic ve vodě, je světlo z baterky silněji rozptýleno. Paprsek se zdá být ještě modřejší, zatímco dráha paprsku nejdále od baterky vede ze žluté na oranžovou. Pokud se podíváte na baterku z celé nádrže, vypadá to, že je oranžová nebo červená, spíše než bílá. Zdá se, že paprsek se také šíří, když prochází kontejnerem. Modrý konec, kde jsou nějaké částečky rozptylující světlo, je jako obloha za jasného dne. Oranžový konec je jako obloha blízko východu nebo západu slunce.
Jak to funguje
Světlo cestuje v přímé linii, dokud nenarazí na částice, které vychýlit nebo rozptýlit. V čistém vzduchu nebo vodě nevidíte paprsek světla a putuje po přímé cestě. Když jsou ve vzduchu nebo ve vodě částice, jako je prach, popel, lednebo vodní kapky, světlo je rozptýleno okraji částic.
Mléko je koloid, který obsahuje malé částice tuku a bílkovin. Ve směsi s vodou se částice rozptylují stejně jako prach rozptylující atmosféru. Světlo je rozptýleno odlišně v závislosti na jeho barvě nebo vlnové délce. Modré světlo je rozptýleno nejvíce, zatímco oranžové a červené světlo je rozptýleno nejméně. Dívat se na denní oblohu je jako dívat se na paprsek svítilny ze strany - vidíte rozptýlené modré světlo. Při pohledu na východ nebo západ slunce je jako dívat se přímo do paprsku svítilny - vidíte světlo, které není rozptýleno, což je oranžové a červené.
Co odlišuje východ a západ slunce od denní oblohy? Je to množství atmosféra sluneční světlo musí projít dříve, než dosáhne vašich očí. Pokud uvažujete o atmosféře jako o povlaku pokrývajícím Zemi, sluneční světlo v poledne prochází nejtenčí částí povlaku (který má nejméně částic). Sluneční světlo při východu a západu slunce musí jít stranou do stejného bodu, skrze mnohem více „povlaku“, což znamená, že existuje mnohem více částic, které mohou rozptylovat světlo.
Zatímco v zemské atmosféře se vyskytuje více druhů rozptylu, Rayleighův rozptyl je primárně odpovědný za modrou denní oblohu a načervenalý odstín vycházejícího a zapadajícího slunce. Do hry vstupuje také Tyndallův efekt, není to však příčina modré oblohy, protože molekuly ve vzduchu jsou menší než vlnové délky viditelného světla.
Zdroje
- Smith, Glenn S. (2005). "Lidské barevné vidění a nenasycená modrá barva denní oblohy". American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
- Young, Andrew T. (1981). "Rayleighův rozptyl". Aplikovaná optika. 20 (4): 533–5. doi:10,1354 / AO 20 000533