Mengapa langit berwarna biru - sangat sukar untuk mencari jawapan untuk soalan yang begitu mudah. Penyelesaian terbaik untuk masalah itu dicadangkan sekitar 100 tahun yang lalu oleh ahli fizik Inggeris Lord John Rayleigh.
Tetapi mari kita mulakan lagi. Jadi warna langit harus sama, tetapi masih biru. Apa yang berlaku dengan cahaya putih di atmosfer bumi?
Warna matahari
Warna sebenar sinar matahari berwarna putih. Cahaya putih adalah campuran sinar berwarna. Dengan menggunakan prisma, kita boleh membuat pelangi. Prisma membelah sinar putih menjadi jalur berwarna: merah, oren, kuning, hijau, biru, biru dan ungu. Bergabung bersama, sinar ini kembali membentuk cahaya putih. Dapat diandaikan bahawa sinar matahari pertama kali terbelah menjadi komponen berwarna. Kemudian sesuatu berlaku, dan hanya sinar biru yang sampai ke permukaan Bumi.
Hipotesis dikemukakan pada masa yang berlainan
Terdapat beberapa penjelasan yang mungkin. Udara yang mengelilingi Bumi adalah campuran gas: nitrogen, oksigen, argon dan lain-lain. Di atmosfer masih terdapat wap air dan kristal ais. Habuk dan zarah-zarah kecil lain digantung di udara. Di atmosfera atas terdapat lapisan ozon. Mungkinkah ini alasannya?
Beberapa saintis percaya bahawa molekul ozon dan air menyerap sinar merah dan menyebarkan yang berwarna biru. Tetapi ternyata tidak cukup ozon dan air di atmosfer untuk mengubah langit menjadi biru.
Pada tahun 1869, orang Inggeris John Tyndall mencadangkan bahawa habuk dan zarah lain menyebarkan cahaya.Cahaya biru tersebar ke tahap paling sedikit dan melewati lapisan zarah-zarah tersebut, sampai ke permukaan Bumi. Di makmalnya, dia membuat model asap dan menyalakannya dengan sinar putih terang. Asap bertukar menjadi biru tua.
Tyndall memutuskan bahawa jika udara benar-benar bersih, maka tidak ada yang akan menyebarkan cahaya, dan kita dapat mengagumi langit putih yang terang. Lord Rayleigh juga menyokong idea ini, tetapi tidak lama. Pada tahun 1899, dia menerbitkan penjelasannya: udara, bukan debu atau asap, yang mewarnai langit biru.
Hubungan warna dan panjang gelombang
Sebahagian dari sinar matahari melintasi molekul gas, tanpa bertembung dengannya, dan tanpa perubahan sampai ke permukaan Bumi. Yang lain, kebanyakannya, diserap oleh molekul gas. Apabila foton diserap, molekul-molekul teruja, iaitu, dibebankan dengan tenaga, dan kemudian memancarkannya dalam bentuk foton lagi. Foton sekunder ini mempunyai panjang gelombang yang berbeza dan boleh berwarna apa pun - dari merah hingga ungu.
Mereka berselerak ke semua arah: ke Bumi, dan Matahari, dan ke sisi. Lord Rayleigh mencadangkan bahawa warna sinar yang dipancarkan bergantung pada dominasi kuanta satu warna atau warna lain dalam sinar. Apabila molekul gas bertabrakan dengan foton cahaya matahari, satu kuantum sekunder biru mempunyai lapan kuanta biru.
Apa hasilnya? Cahaya biru yang kuat secara harfiah memancarkan kita dari semua sisi dari berbilion molekul gas atmosfera. Foton warna lain dicampurkan dengan cahaya ini, jadi ia tidak mempunyai nada biru murni.
Mengapa langit biru - jawapannya
Sebelum sampai ke permukaan bumi, di mana orang dapat merenungkannya, sinar matahari harus melewati seluruh cangkang udara planet ini. Cahaya mempunyai spektrum yang luas, di mana warna asas, warna pelangi masih menonjol. Dari spektrum ini, merah mempunyai gelombang cahaya terpanjang, sementara ungu mempunyai gelombang terpendek. Pada waktu matahari terbenam, cakera solar memerah dengan cepat dan bergegas lebih dekat dan dekat dengan cakrawala.
Dalam kes ini, cahaya harus mengatasi ketebalan udara yang semakin meningkat, dan sebahagian gelombang hilang. Ungu pertama hilang, kemudian biru, biru. Gelombang merah terpanjang terus menembus ke permukaan Bumi hingga yang terakhir, dan oleh itu cakera solar dan lingkaran cahaya di sekitarnya hingga saat-saat terakhir mempunyai warna kemerahan.
Apa yang berubah pada waktu petang?
Lebih dekat dengan matahari terbenam, Matahari bergegas ke cakrawala, semakin rendah ia jatuh, semakin cepat petang semakin hampir. Pada saat-saat seperti itu, lapisan atmosfera yang memisahkan cahaya matahari asli dari permukaan bumi mula meningkat dengan mendadak kerana sudut kecenderungan. Pada satu ketika, lapisan penebalan berhenti memancarkan gelombang cahaya lain selain yang merah, dan pada masa ini langit berubah warna ini. Biru tidak lagi ada; ia diserap ketika melalui atmosfera.
Fakta menarik: ketika matahari terbenam, matahari dan langit melewati keseluruhan warna - kerana satu atau yang lain berhenti melalui atmosfera. Perkara yang sama dapat dilihat pada waktu matahari terbit, penyebab kedua-dua fenomena itu sama.
Apa yang berlaku semasa matahari terbit?
Pada waktu matahari terbit, sinar matahari melalui proses yang sama, tetapi dalam urutan terbalik. Maksudnya, pertama sinar pertama menerobos atmosfer pada sudut yang kuat, hanya spektrum merah yang sampai ke permukaan. Oleh itu, matahari terbit pada mulanya berwarna merah. Kemudian, ketika matahari terbit dan sudut berubah, gelombang warna lain mulai berlalu - langit berubah menjadi jingga, dan kemudian menjadi kebiasaan biru. Biru langit setengah hari diperhatikan, dan kemudian, pada waktu petang, ia mula kembali ke arah keunguan. Di satu sisi langit, jauh dari sinar matahari, rona biru-hitam diperhatikan, tetapi semakin dekat dengan matahari yang terbenam, semakin banyak warna merah yang dapat dilihat di dekat cakrawala sehingga matahari hilang sepenuhnya.
Fenomena warna seperti itu diperhatikan di mana-mana. Matahari menjadi merah, seperti juga kawasan langit yang berdekatan dengannya, di khatulistiwa dan di kutub. Fenomena ini dapat dilihat di seluruh planet. Kadang-kadang matahari terbenam atau matahari terbit mempunyai nada merah yang lebih tepu, ini disebabkan keadaan atmosfera, kehadiran aerosol atau penggantungan di dalamnya. Dalam kes lain, warnanya tidak begitu ketara, lebih sederhana. Terdapat tanda-tanda rakyat yang membolehkan anda menentukan cuaca pada keesokan harinya dengan warna matahari terbenam - orang telah belajar menganalisis warna dan meramalkan keadaan atmosfera dari mereka dengan ketepatan yang lebih besar atau lebih rendah.
Oleh itu, warna merah matahari terbenam disebabkan oleh fakta bahawa pada sudut besar melalui atmosfera, hanya warna merah spektrum suria yang menerobos, mempunyai panjang gelombang terpanjang. Warna merah matahari terbit dikaitkan dengan faktor yang sama.Selebihnya, langit berwarna biru, kerana bayangan ini mampu menenggelamkan spektrum lain, mempunyai kemampuan terbaik untuk berserakan.