Taevas on päikeselisel päeval sinine, päikesetõusu ja loojangu ajal aga punane või oranž. Erinevad värvid on tingitud valguse hajumisest Maa atmosfäär. Siin on a lihtne eksperiment mida saate teha, et näha, kuidas see töötab:
Sinine taevas - Punase päikeseloojangu materjalid
Selleks vajate vaid mõnda lihtsat materjali ilmaprojekt:
- Vesi
- Piim
- Läbipaistev lamedate paralleelsete külgedega konteiner
- Taskulamp või mobiiltelefoni tuli
Selle katse jaoks sobib hästi väike ristkülikukujuline akvaarium. Proovige 2-1 / 2-galloni või 5-galloni paaki. Kõik muud ruudukujulised või ristkülikukujulised läbipaistvad klaas- või plastmahutid töötavad.
Tehke katse
- Täitke anum umbes 3/4 veega. Lülitage taskulamp sisse ja hoidke seda kindlalt vastu konteineri külge. Tõenäoliselt ei saa te taskulambi kiiret näha, ehkki võite näha eredaid sädemeid, kus valgus lööb tolmu, õhumulle või muid väikesi osakesi vees. See sarnaneb sellega, kuidas päikesevalgus kosmosest läbi liigub.
- Lisage umbes 1/4 tassi piima (2-1 / 2 galloni mahuti jaoks - suurendage suurema mahuti piima kogust). Segage piim nõusse ja segage see veega. Kui paistad taskulampi paagi külje vastu, näed vees valguskiirt. Piimast eralduvad osakesed hajutavad valgust. Uurige konteinerit igast küljest. Pange tähele, kui vaatate konteinerit küljelt, näib taskulambi tuli kergelt sinisena, samal ajal kui taskulambi ots on kergelt kollane.
- Segage vees veel piima. Kui suurendate vees leiduvate osakeste arvu, on taskulambi valgus hajutatud tugevamalt. Tala paistab veelgi sinisem, samal ajal kui taskulampist kaugeim tala kulgeb kollasest oranžini. Kui uurite taskulampi üle paagi, tundub, et see on pigem oranž või punane kui valge. Samuti näib tala, et see ületab mahuti. Sinine ots, kus on valgust hajutavad osakesed, on nagu taevas selgel päeval. Oranž ots on nagu taevas päikesetõusu või -loojangu lähedal.
Kuidas see töötab
Valgus liigub sirgjooneliselt, kuni selles satub osakesi, mis seda suunata või hajutada. Puhtas õhus või vees ei saa te valguskiirt näha ja see liigub sirget rada pidi. Kui õhus või vees on osakesi, näiteks tolm, tuhk, jäävõi veepiisad, osakeste servad hajutavad valgust.
Piim on kolloid, mis sisaldab pisikesi rasva ja valgu osakesi. Veega segamisel hajuvad osakesed laiali, tolm hajub atmosfääris. Valgus on hajutatud erinevalt, sõltuvalt selle värvist või lainepikkusest. Sinine tuli on hajutatud kõige rohkem, oranž ja punane tuli on hajutatud kõige vähem. Päevataevasse vaatamine on nagu taskulambi kiire vaatamine küljelt - näete hajutatud sinist valgust. Päikesetõusu või -loojangu vaatamine on otsekui taskulambi valgusvihku vaatamine - näete hajutatud valgust, mis on oranž ja punane.
Mille poolest päikesetõus ja -loojang erinevad päevasest taevast? See on summa atmosfääri päikesevalgus peab ületama, enne kui see teie silmadeni jõuab. Kui mõelda atmosfääri kui Maa katvat katet, siis keskpäeval läbib päikesevalgus katte õhukesemat osa (milles on kõige vähem osakesi). Päikesetõusul ja -loojangul olev päikesevalgus peab kulgema sama punkti külgsuunas läbi palju suurema kattekihi, mis tähendab, et on palju rohkem osakesi, mis võivad valgust hajutada.
Kui Maa atmosfääris levib mitut tüüpi hajumist, vastutab Rayleighi hajumine peamiselt päeval ilmneva taeva sinise ja tõusva ning loojuva päikese punakas tooni eest. Mängu tuleb ka Tyndalli efekt, kuid see pole sinise taeva värvi põhjustaja, kuna õhus olevad molekulid on nähtava valguse lainepikkusest väiksemad.
Allikad
- Smith, Glenn S. (2005). "Inimese värvinägemine ja päevase taeva küllastumata sinine värv". American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
- Noor, Andrew T. (1981). "Rayleigh hajumine". Rakendusoptika. 20 (4): 533–5. doi:10.1364 / AO.20.000533