Чому небо синє? Важко знайти відповідь на таке просте запитання. Багато вчених ламали собі голову у пошуках відповіді. Найкраще вирішення проблеми запропонував близько 100 років тому англійський фізик лорд Джон Релей.
Сонце випромінює сліпуче чисте біле світло. Значить і колір неба має бути таким самим, але воно все-таки блакитне. Що ж відбувається з білим світлом у земній атмосфері?
Біле світло - це суміш кольорових променів. За допомогою призми ми можемо зробити веселку.
Призма розкладає білий промінь на кольорові смуги:
■Червону
■Помаранчеву
■ Жовту
■ Зелену
■ Блакитну
■ Синю
■ Фіолетову
З'єднуючись разом, ці промені знову утворюють біле світло. Можна припустити, що сонячне світло спочатку розщеплюється на кольорові елементи. Потім щось відбувається, і на поверхні Землі досягають лише блакитні промені.
То чому ж небо блакитне?
Є кілька можливих пояснень. Повітря, що оточує Землю, - це суміш газів: азоту, кисню, аргону та інших. В атмосфері присутні ще водяна пара та кристалики льоду. У повітрі зважено пил та інші дрібні частинки. У верхніх шарах атмосфери є шар озону. Можливо, причина в цьому? Деякі вчені вважали, що молекули озону та води поглинають промені червоного кольору та пропускають блакитні. Але виявилося, що в атмосфері просто не вистачить озону та води, щоб пофарбувати небо у блакитний колір.
У 1869 році англієць Джон Тіндаллприпустив, що пил та інші частинки розсіюють світло. Синє світло розсіюється найменшою мірою і проходить шари таких частинок, досягаючи поверхні Землі. У своїй лабораторії він створив модель смогу та висвітлив її яскравим білим променем. Зміг забарвився у глибокий синій колір. Тіндал вирішив, що якби повітря було абсолютно чисте, то ніщо б не розсіювало світло, і ми могли б милуватися яскравим білим небом. Лорд Релейтеж підтримував цю ідею, але недовго. У 1899 році він опублікував своє пояснення:
Саме повітря, а не пил чи дим, забарвлює небо у блакитний колір.
Основна теорія про блакитний колір неба
Частина сонячних променів проходить між молекулами газу, не стикаючись з ними, і без змін досягає Землі. Інша, більшість, поглинається газовими молекулами. При поглинанні фотонів молекули збуджуються, тобто заряджаються енергією, а потім випускають її у вигляді знову фотонів. Ці вторинні фотони мають різну довжину хвилі і можуть бути будь-якого кольору – від червоного до фіолетового. Розлітаються вони у всіх напрямках: і до Землі, і до Сонця, і в сторони. Лорд Релей припустив, що колір променя залежить від переважання в промені квантів того чи іншого кольору. При зіткненні молекули газу з фотонами сонячних променів однією вторинний квант червоного кольору припадає вісім квантів синього.
Який результат? Інтенсивне блакитне світло буквально ллється на нас з усіх боків із мільярдів молекул газів атмосфери. До цього світла примішані фотони інших кольорів, тому він не має суто синього тону.
Чому тоді захід сонця червоний?
Однак небо блакитне не завжди. Закономірно постає питання: якщо ми бачимо протягом усього дня синє небо, чому захід сонця червоний? Червоний колір найменше розсіюється молекулами газу. Під час заходу сонця Сонце наближається до горизонту і сонячний промінь направлений до поверхні Землі не вертикально, як вдень, а під кутом.
Тому шлях, який він проходить через атмосферу, набагато більший за те, що він проходить вдень, коли Сонце стоїть високо. Через це синьо-блакитний спектр поглинається у товстому шарі атмосфери, не доходячи до Землі. А довші світлові хвилічервоно-жовтого спектру доходять до поверхні Землі, забарвлюючи небо та хмари в характерні для заходу сонця червоний і жовтий кольори.
Наукове пояснення
Вище ми дали відповідь порівняно простою мовою. Нижче ми процитуємо обґрунтування з використанням наукових термінів та формул.
Уривок з Wiki:
Небо виглядає блакитним з тієї причини, що повітря розсіює світло з короткою довжиною хвилі сильніше за довгохвильове випромінювання світла. Інтенсивність розсіювання Релею, обумовленого флуктуаціями кількості молекул газів повітря в об'ємах, порівнянних з довжинами хвиль світла, пропорційно 1/λ 4 , λ — довжина хвилі, тобто фіолетова ділянка видимого спектру розсіюється приблизно 16 разів інтенсивніше червоного. Так як випромінювання синього кольору має більш коротку довжину хвилі, в кінці видимого спектру він більше розсіюється в атмосфері, ніж червоний. Завдяки цьому ділянка неба поза напрямом на Сонці має блакитний колір (але не фіолетовий, тому що сонячний спектр нерівномірний і інтенсивність фіолетового кольору в ньому менша, а також внаслідок меншої чутливості ока до фіолетового кольору та більшої до синього, який дратує не тільки чутливі до синього кольору колбочки в сітківці, але й чутливі до червоних та зелених променів).
Під час заходу сонця і світанку світло проходить по дотичній до земної поверхні, так що шлях, що проходить світлом в атмосфері, стає набагато більшим, ніж днем. Через це велика частина синього і навіть зеленого світла розсіюється з прямого сонячного світла, тому пряме світло сонця, а також хмари і небо, що освітлюються ним, небо поблизу горизонту забарвлюються в червоні тони.
Ймовірно, при іншому складі атмосфери, наприклад, на інших планетах колір неба, у тому числі і при заході сонця світила, може бути іншим. Наприклад, колір неба на Марсі червонувато-рожевий.
Розсіяння та поглинання – головні причини послаблення інтенсивності світла в атмосфері. Розсіювання змінюється як функція від відношення діаметра розсіюючої частки до довжини хвилі світла. Коли це відношення менше 1/10 виникає релеєвське розсіювання, при якому коефіцієнт розсіювання пропорційний 1/λ 4 . При більших значеннях відношення розміру частинок, що розсіюють, до довжини хвилі закон розсіювання змінюється відповідно до рівняння Гюстава Мі; коли ж це відношення більше 10, з достатньою для практики точністю застосовують закони геометричної оптики.
Іноді діти ставлять такі питання, які ставлять дорослих у глухий кут своєю простотою і в той же час складністю. Наприклад – чому небо блакитне? Ми настільки звикли сприймати колір неба, як щось зрозуміле, що навіть і не замислюємося над причинами. Але тим цікавіше дізнатися, як тут все-таки можна відповісти.
Що каже фізика?
Навіть якщо маленька дитинане зможе зрозуміти наукового поясненнядорослому необхідно знати, що впливає на колір неба у нас над головою. Сучасна фізикадає досить чітку відповідь.
- Справжній колір сонячного світла – білий – складається із семи спектральних відтінків. Але небо над нашою головою не біле, а блакитне через те, що Землю оточує щільна атмосфера, і вона стає бар'єром між нами та сонячним світлом.
- Досягаючи земної атмосфери, Світло змушений як би «пробиватися» через молекули різноманітних газів - через азот і кисень, воду і дрібні частинки пилу.
- Кольори спектру неоднакові між собою за довжиною хвилі та здатністю до розсіювання. Наприклад, червоні відтінки спектру мають меншу здатність, що розсіює, а фіолетові - куди входить і синій колір теж - розсіюються сильніше. Тому одні кольори майже не доходять до нас через щільну атмосферу, поглинені молекулами атмосферних газів, інші благополучно досягають нашого зору. Цей процес розсіювання називається ще науковим терміном"Дисперсія". Притому людське око влаштоване таким чином, що виразніше сприймає блакитний колір, а не зелений чи фіолетовий – тому й небо ми бачимо саме блакитним.
- Крім «первинних» частинок сонячного світла при проходженні через атмосферу виникають ще й додаткові – вступаючи в контакт із молекулами газів, світлові промені активують їх і теж спонукають світитися. І знову переважає саме блакитний колір - як найбільш схильний до розсіювання та помітний для нашого ока.
Як можна відповісти маленькій дитині?
Звичайно, наведені вище пояснення не дуже підходять для дітей. Якщо в розмові зі школярем ще можна розповісти про поняття сонячного спектру і створити нехай спрощену, але все-таки фізичну модель, то для молодших дітей потрібна простіша відповідь.
Найпростіше у разі сказати, що у небі відбиваються сині озера і річки - точно як і, як небо відбивається у яких. Це пояснення цілком влаштує дитину на кілька років - поки вона не доросте до більш серйозної розмови.
Справді, чому? Адже небо - це повітря, таке саме, як те, що оточує нас, ми їм дихаємо, але ми його не бачимо, воно прозоре, безбарвне. А ось високо над головою він чомусь стає блакитним - зрозуміло, у ясні дні, коли блакит неба не приховують густі хмари, хмари.
Небо скрізь блакитне. На півночі воно бліде, на півдні синє-синє, у нас, у середній російській смузі, - соковите, блакитне.
Звідки беруться чудові кольори та відтінки ясного неба?
Виявляється, це сонячне проміння фарбує повітря високо над нашою головою! Сонце посилає на Землю своє проміння, але їм доводиться пробиватися через товстий шар повітря, який огортає Землю. А сонячний промінь, як ми тепер з вами знаємо, багатобарвний, адже він складається з червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього та фіолетового кольорів. І ось, коли цей багатобарвний промінь проходить через товстий шар повітря, частки повітря розсіюють, розбризкують усі кольори сонячного спектру, але найбільше, найсильніше саме його блакитну частину, і тому небо фарбується блакитним кольором.
Тому що колір неба – це блакитні бризки різнобарвного сонячного променя.
Усі права захищені "Цікаві статті" 2015
Як багато означає читання у вашому житті? Чи часто цікаві статті про все прикрашають ваше дозвілля? Чи ви черпаєте якісь нові відомості, знайомлячись з матеріалом на незліченних інтернет-сторінках? ЗАХИТАЛЬНЕ ЧИТИВО: СТАТТІ ПРО ВСЕ НА СВІТЛІ На читання змістовних, вартих уваги книг, на жаль, не завжди знаходиться час. Безліч матеріалу, розкиданого на ресурсах Інтернету, звичайно, не заповнить дефіцит класичної чи авангардної творчості, але дозволить значно розширити кругозір. Регулярне знайомство з інформацією, що періодично з'являється у віртуальному друку, переходить у приємну звичку. Окрім інтернету, джерелом інформації стають друковані видання. Багато хто вважає за краще читати статті в газетах і журналах, одержуючи новини звідти. Не важливо, звідки ми беремо дані. Головне – не давати своєму мозку нівелюватися, насичуючи його цікавою та необхідною для себе інформацією. Коло читацьких інтересів багатогранне. Хтось із захопленням читає пізнавальні статті, а когось можуть захопити лише розважальні рядки. Про смаки, як кажуть, не сперечаються. Але є люди, сфера знань яких не обмежується чимось певним. Це категорія активних читачів, що постійно розвиваються, допитливих та невтомних. Їм треба знати усі. У дитинстві вони ламали іграшки та намагалися самі їх лагодити, збирали з конструктора паровози та розмальовували стіни у квартирі, шили сукні лялькам та потай від батьків розбирали на частини старий телевізор. Такі діти з рівним інтересом слухали пізнавальні статті та казки, дивилися передачі про космос та історичні фільми. Існує ще маса під категорій типу «сад і город», «новини спорту», «ремонт своїми руками», «туризм, подорожі» і т.д. Добре написані цікаві статті про все завжди знаходять свого читача. Головне – приваблива подача матеріалу, доступна мова. Звичайно, гідний сюжет Щоб, читаючи, забути про все на світі, бажаючи якнайшвидше дійти до кінця і дізнатися щось новеньке. Забавно спостерігати, як відрізняються інтереси жіночої та чоловічої аудиторії. Зрозуміло, що цікаві фактита статті про модні тенденції, останніх новинахзі світових подіумів навряд чи залучать сильну половину людства. Їм же, напевно, будуть нецікаві техніки вишивки, бісероплетіння, нюанси створення домашнього затишку. «Зачепити» обох можуть цікаві статті про здоров'я та рецепти: багато кулінарних шоу сучасного телебачення ведуться саме чоловіками – шеф-кухарями дорогих ресторанів. І цей виняток, який раніше служив нонсенсом, сьогодні, швидше, є правилом. Чоловіки тепер люблять готувати, охоче діляться рецептами, беруть участь у кулінарних програмах та із задоволенням навчають цьому оточуючих, пишаючися своїми досягненнями у галузі приготування страв.ЖІНОЧІ ІНТЕРЕСИ
Інша річ – жінки. Є безліч журналів та інтернет-порталів, які пропонують цікаві статті для жінок на будь-яку тематику. Чи не хочете особливо замислюватися, прагнете розслабитися і почитати, не замислюючись про прочитане? Тоді для вас світські чутки, новини шоу-світу, достовірні (і не дуже) факти з життя людей, які старанно збираються редакторами з усього світу. Хочете відволіктися на серйозне чтиво? До ваших послуг - цікаві статті про здоров'я, що розповідають про профілактику, симптоми та лікування різних захворювань. Комусь це потрібно для вирішення власних проблем, хтось відкрив сторінку для загального розвитку. Погодьтеся, з таких джерел ми отримуємо справді багато корисної інформації! Від чого може вболівати голова? Чому викручує ногу? Чому на шкірі з'явилися плями і т.д. Як лікувати, що купити, що потрібно робити - на достовірність прочитаного не варто покладатися на всі 100%, але за основу отримані відомості взяти можна. Такі ресурси ніколи не страждають від дефіциту їхньої уваги. Мабуть, тут у пріоритеті модні новини та світська хроніка, проте ці дані завжди «нарозхват».СТАТТІ ДЛЯ ЧОЛОВІКІВ
Що читають чоловіки? Окрім спортивних новин (хто грав – хто виграв – на якій хвилині забили м'яч/отримав нокаут), їх цікавлять автомобільні статті та матеріали подібної тематики. Нові моделі авто, досягнення та інноваційні розробки в цій галузі, сучасний тюнінг та багато іншого, завдяки чому автоаматор не тільки піднімає загальноосвітній рівень, а й, можливо, готується до чогось важливого в житті, наприклад, до придбання нової машини. залучають новини техніки та нових технологій. Отримані знання необов'язково застосовні практично, але досить цікаві, тим паче сучасна наукащодня робить марш-кидок уперед у своєму розвитку. Техніка, актуальна ще півроку тому, за півроку буде вже застарілою. Щодня нас знайомлять із новинами високих технологій, утворюючи нас щодо комп'ютерів, телефонів, різних новомодних гаджетів. Групові відеочати, штучний інтелект, робототехніка та багато іншого – необов'язково бути ботаном, щоб читати пізнавальні статті про це та багато іншого.СТАТТІ ДЛЯ ЗАГАЛЬНОЇ АУДИТОРІЇ
Купуючи журнал для читання вдома, подумай про ближнього! Нехай у ньому будуть цікаві статті про життя – це завжди цікаво обом. Адже, прочитавши, можна ділитися думками, а це поєднує, як і будь-яку спільну справу. Будь-який матеріал, який ви прочитали, може стати приводом для обговорення. Чому ж не поставити тон вечірній розмові? Особливо якщо новина – феєрверк, здатний вразити уяву? Навіть жінку здатні зацікавити автомобільні статті, якщо в них йдеться не про причини скрипу гальмівних колодок чи стукоту підвіски, а про останні моделі улюбленої марки авто. А якщо ця модель створена спеціально для жінок, то точно стаття обов'язкова до прочитання! Буде про що і подругам розповісти, і чоловікові думку сформулювати, оперуючи точними назвами та цифрами, а не просто «мені подобається он та, маленька, червоненька!» Цілком можуть захопити обидві половини цікаві наукові статті, якщо в них йдеться про факти довгожительства, зрозумілі відкриття, досягнення. У цьому ракурсі жінки напевно прочитають і новини техніки та нових технологій, особливо коли в статті розкажуть про інтелектуальні моделі пилососа, кухонний комбайн, нові телефони або планшети. Розширення кругозору не відбувається саме по собі. Наш мозок отримує дані ззовні, обробляє їх і видає їх нам у вигляді думок, які ми трансформуємо у мову. Так, цікаві факти та статті можуть бути корисними для людини, яка часто перебуває в соціумі. Прийшовши на роботу вранці, ви хіба не ділитеся враженнями про почуті чи прочитані новини? Автоматично ви стаєте шановним колегою і цікавим співрозмовником, ваш соціальний рейтинг зростає в рази. Тим самим ми попереджаємо потенційні помилки, які могли б допустити в аналогічній ситуації. ПОстійне читання. Мотиви і прагнення Ми намагаємося читати статті про те, що здатне подарувати нам емоції. Будь-які - головне, отримати те, що змусить нас думати, говорити про це, аналізувати, розмірковувати. Можна з упевненістю говорити про основні функції читання: При тлумачній подачі матеріалу кожна зі статей виконуватиме їх разом. Іншими словами, кожна з них МАЄ відповідати цим вимогам: цікаві факти та статті повинні пробуджувати бажання говорити про них, повинні бути «зручно» оформлені, приємні оку, і вони повинні містити максимум корисної інформації для обраної теми. Є ще одна особливість читання, що свідчить про його користь. Звичка читати статті вчить співпереживання, якого так не вистачає сучасному світі. Йдеться, звичайно, не про наукову тематику. Читаючи цікаві статті для жінок, ми переживаємо разом із людьми, від імені яких ведеться розповідь. Навіть маленький досвід, отриманий в результаті обробки такого матеріалу, іноді змінює відношення до життя. Звичайно, цікаві наукові статті не викликають подібних почуттів, але і вони здатні дивувати, переконувати, викликати захоплення. Читаючи статті, ми формуємо свій світогляд. Ділячись враженнями, цікавимо оточуючих. Обговорюючи прочитане, викликаємо інтерес та повагу до себе. Це не просто проведення часу. Це задоволення, завдяки якому ми розвиваємося."Тату, мам, а чому небо блакитне?" – скільки разів батьки та старше покоління гасили, почувши подібне запитання від маленької дитини.
Здається, люди з вищою освітоюзнають практично все, проте такий інтерес дітей часто ставить у глухий кут. Можливо, фізик з легкістю знайде пояснення, яке б задовольняло малюка.
Проте «середньостатистичні» батьки не знають, що відповісти дитині. Потрібно розібратися, яке пояснення підійде дітям, а яке дорослій людині.
Щоб зрозуміти блакитність неба, необхідно згадати шкільний курсфізики. Кольори відрізняються здатністю до розсіювання (через довжину хвилі) у газовій оболонці, що оточує Землю. Так, червоний колір має низьку здатність, тому його і застосовують, наприклад, як зовнішній бортовий освітлення літаків.
Таким чином, ті кольори, які мають підвищену здатність до розсіювання в повітрі, активно застосовують для маскування будь-яких об'єктів від повітряних і наземних противників. Зазвичай це сині та фіолетові частини спектру.
Розглянемо розсіювання з прикладу заходу сонця. Оскільки червоний колір відрізняється невисокою здатністю, що розсіює, догляд сонця супроводжується багрянцем, червоними сполохами та іншими відтінками червоного. Із чим це пов'язано? Розглянемо по порядку.
Міркуємо далі. Блакитне та синє «відділення» спектру знаходиться між зеленими та фіолетовими кольорами. Всі ці відтінки відрізняються високою здатністю, що розсіює. А максимальне розсіювання певного відтінку у конкретній середовищі і забарвлює їх у цей колір.
Тепер потрібно пояснити наступний факт: якщо фіолетовий відтінок краще розсіюється у повітрі, чому небо блакитне, а, наприклад, не фіолетове. Пояснюється цей феномен тим, що органи зору людини при рівній яскравості «віддають перевагу» саме блакитним відтінкам, а не фіалковому або зеленому.
Хто розмальовує небо?
Як же відповісти дитині, яка захоплено дивиться на батька і чекає зрозумілої і чіткої відповіді. Відхід батька від питання може образити малюка або зневірити його у «всемогутності» мами чи тата. Які можуть бути варіанти пояснень?
Відповідь № 1. Як у дзеркалі
Дитині в 2-3 роки вкрай непросто розповісти про спектри, довжину хвиль та інші фізичні премудрості. Але відмахуватися не потрібно, краще дати максимальне просте пояснення, задовольнивши природну цікавість, притаманну крихітній дитині.
На Землі безліч водойм: є і річки, і озера, і моря (показуємо дитині карту). Коли на вулиці сонячно, вода відбивається, як у дзеркальці, на небесах. Ось чому небо таке ж блакитне, як і вода в озері. Можна показати дитині у дзеркалі будь-який блакитний предмет.
Для дітей раннього віку подібне пояснення можна вважати достатнім.
Відповідь № 2. Бризки у решете
Старшій дитині можна дати більш реалістичне пояснення. Розкажіть йому, що сонячний промінь включає сім відтінків: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий. У цей момент покажіть рисунок веселки.
Усі промені проникають до Землі крізь щільний повітряний шар, начебто через чарівне решето. Кожен промінчик починає розбризкуватися на складові, але блакитний колір зберігається, оскільки є найбільш стійким.
Відповідь № 3. Небо – це целофан
Повітря поблизу нас здається прозорим, наче тонкий целофановий пакет, проте його справжній колір – блакитний. Особливо це видно, якщо подивитися на небеса. Запропонуйте дитині задерти голову і поясніть, що оскільки повітряний шар дуже щільний, то і набуває блакитнуватого відтінку.
Для більшого ефекту візьміть целофановий пакет і складіть його кілька разів, запропонувавши дитині подивитися, як вона змінила забарвлення та ступінь прозорості.
Відповідь № 4. Повітря – це маленькі частинки
Для дітей дошкільного вікупідійде наступне пояснення: повітряні маси - це "суміш" різноманітних рухомих частинок (газ, пил, сміття, водяні пари). Вони настільки малі, що розглянути їх можуть люди із спеціальним обладнанням – мікроскопами.
Сонячні ж промінчики включають сім відтінків. Проходячи через повітряні маси, промінь стикається з маленькими частинками, внаслідок чого всі кольори розпадаються. Оскільки блакитний відтінок – найстійкіший, його ми й розрізняємо в небі.
Відповідь № 5. Короткі промінчики
Сонце нас гріє своїми промінчиками, причому нам вони здаються жовтими, як у дитячих малюнках. Однак кожен промінь насправді нагадує яскраву веселку. А от навколишнє повітря включає безліч непомітних оку частинок.
Коли небесне світило відправляє на Землю промені, не всі їх потрапляють до місця призначення. Частина променів (яка синя) дуже коротка і не встигає потрапити на Землю, тому розчиняється в повітрі і стає світлішою. Небеса – те саме повітря, що тільки дуже високо.
Ось чому коли дитина піднімає голову, то бачить нагорі розчинені в повітрі сонячні промінчики. Саме тому небо стає блакитним.
Для дітей дуже важливо отримувати швидке пояснення, проте не завжди вдається згадати або придумати просту і доступну для розуміння відповідь. Відхід від розмови – звичайно, не найкращий варіант розвитку подій, проте краще все ж таки підготуватися.
Спробуйте пояснити дитині, що розповісте, проте зробите це трохи згодом. Обов'язково слід вказати точний час, інакше малюк подумає, що ви дурите його. Можна зробити таке:
- Згадайте про планетарії, в яких експерти дуже цікаво пояснюють історію появи Землі, говорять про зоряному небі. Малюкові обов'язково припаде до душі ця захоплююча розповідь. І навіть якщо екскурсовод і не пояснить, звідки взялася блакитність неба, зате він дізнається багато нового і незвичайного.
- Якщо немає можливості сходити в планетарій або питання залишилося без відповіді, у вас залишиться час на пошук у будь-яких джерелах, наприклад, у мережі. Тільки підбирайте пояснення, орієнтуючись на вік та рівень інтелектуального розвиткудітей. І не забудьте подякувати дитині, адже саме вона допомагає вам розвиватися.
Чому небо синє? Подібні питання турбують багатьох малюків-чому, які знайомляться з навколишнім світом. Добре, якщо сам батько знає, звідки береться синьова над головою. У цьому допоможуть наші варіанти відповідей.
Перед тим як розповісти свою версію, запропонуйте дитині поміркувати та висунути власну ідею.
Таким нехитрим способом можна виховати допитливого малюка, який завжди прагне знайти пояснення кожному факту, що його хвилює.
