آسمان سرخ یعنی چه؟ چرا آسمان در روز آبی و در شب قرمز است؟

این را بخوان:

6 نوامبر 2011 غروب خورشید بر فراز لس آنجلس تقریباً قرمز خون بود و خورشید بسیار بزرگ بود. آسمان اطراف خورشید نیز نارنجی مایل به قرمز روشن بود. چشم انداز شگفت انگیزی بود. مردم برای تماشای او در جاده توقف کردند. من حدس می زنم این سیاره X نزدیک تر است؟ و قرمزی به دلیل دم بود و افزایش خورشید نیز به دلیل رنگ قرمز غبار بود؟ [و از دیگری] 5 نوامبر 2011 این عکس درست قبل از طلوع خورشید در نزدیکی کوکومو، ایندیانا گرفته شده است. از اواخر تابستان سال گذشته، اغلب ابرهای صورتی مانند این و آسمان‌های قرمز خونی قبل از سحر را در روزهای صاف دیده‌ام. 3 نوامبر 2011 این عکس در یک روز ابری حدود یک ساعت پس از طلوع خورشید گرفته شده است، توجه داشته باشید که خورشید از میان ابرها نگاه می کند و ابرهای نزدیک به افق صورتی هستند. حدود دو ساعت و نیم پس از طلوع خورشید، ابرهای صورتی رنگ همچنان در نزدیکی افق دیده می‌شد، مانند این عکس، اگرچه در آن لحظه هنوز حتی یک عکس هم نگرفته بودم. معمولاً رنگ صورتی اندکی پس از طلوع آفتاب ناپدید می شود. امروز بعدازظهر هوا ابری بود و چند ساعت قبل از غروب متوجه صورتی شدن ابرها شدم. اگر دم سیاره X شروع به رسیدن به زمین کند، آیا ابرها در طول روز صورتی‌تر می‌شوند یا آسمان وقتی که کمی مه‌آلود و ابری است قرمزتر می‌شود؟

بشریت به این واقعیت عادت کرده است که طلوع و غروب خورشید از خورشید ظهر بزرگتر است و خورشید هنگام طلوع و غروب خورشید و همچنین ابرهای اطراف نارنجی هستند. توضیح دادیم که این به دلیل خمش آسان‌تر نور در ناحیه قرمز طیف است، بنابراین پرتوهای نور قرمز عمدتاً به دلیل گرانش زمین در بالای افق خم می‌شوند، در حالی که نور سایر بخش‌های طیف به اندازه کافی خم نمی‌شود. نور این قسمت از طیف، که از خورشید در همه جهات می آید، توسط گرانش زمین خم می شود، به طوری که نوری که معمولاً از دو طرف ناظر روی زمین می گذرد، به سمت مرکز آن خم می شود. بنابراین، هم از طرفین و هم مستقیماً در یک خط مستقیم از خورشید به چشم ناظر یا دوربین می آید و تصویر وسیع تری را ترسیم می کند.

با افزایش مقدار گرد و غبار قرمز دم سیاره X در جو، این چگونه تغییر خواهد کرد؟ بدیهی است که هر نوری که در جو نفوذ کند به طور فزاینده ای به سمت ناحیه قرمز طیف نور تغییر می کند. گرد و غبار قرمز به نظر می رسد زیرا در درجه اول نور را از ناحیه قرمز طیف منعکس می کند، در حالی که نور را از سایر مناطق طیف جذب می کند. بنابراین، با توجه به اینکه نور خورشید که به زمین می رسد به طور فزاینده ای در ناحیه قرمز طیف نور قرار می گیرد، تأثیر آن چه خواهد بود؟ البته اخیراً شفق های قرمز رنگ در آمریکای شمالی مشاهده شده است که بخشی از آن به دلیل رقص گرانشی بین زمین و سیاره X است. آیا تحریف های دیگری نیز رخ خواهد داد؟

همانطور که یک ناظر دقیق اشاره کرد، در غروب خورشید، خورشید بزرگتر از حد معمول به نظر می رسد. اگر نور طیف قرمز، پس از خروج از خورشید، به سمت زمین منحرف شود، افزایش مقدار غبار قرمز در جو زمین با این پرتوهای نوری که از خورشید به زمین می‌آیند، چه خواهد کرد؟ ما می توانیم انتظار انحراف اضافی آنها را به سمت مرکز گرانشی زمین، با اندازه ظاهری حتی بزرگتر خورشید در طلوع و غروب خورشید داشته باشیم. اندازه همه اجرام سیاره ممکن است تحریف شود. ماه ممکن است بزرگتر و در نتیجه نزدیکتر به نظر برسد و گاهی اوقات ناظران نگران کننده هستند. مسئولان هیچ توضیحی برای این موضوع نخواهند داشت و طبق معمول بدون ارائه چیزی سکوت خواهند کرد. ناسا و کارشناسان بیشتر شرمنده خواهند شد و مردم نگران تر شروع به جستجو در اینترنت برای یافتن پاسخ خواهند کرد، زیرا گرد و غبار قرمز در پیشگویی های روز قیامت ذکر شده است و ظاهر آن را نمی توان پنهان کرد.

دنیای اطراف ما پر از شگفتی های شگفت انگیز است، اما ما اغلب به آنها توجه نمی کنیم. با تحسین آبی شفاف آسمان بهاری یا رنگ های روشن غروب خورشید، ما حتی به این فکر نمی کنیم که چرا با تغییر زمان روز رنگ آسمان تغییر می کند.


ما به آبی روشن در یک روز آفتابی خوب عادت کرده ایم و به این واقعیت که در پاییز آسمان خاکستری تیره می شود و رنگ های روشن خود را از دست می دهد. اما اگر از یک فرد مدرن بپرسید که چرا این اتفاق می افتد، اکثریت قریب به اتفاق ما، زمانی که به دانش مدرسه ای فیزیک مجهز شده بودیم، بعید است که بتوانیم به این سوال ساده پاسخ دهیم. در ضمن، هیچ چیز پیچیده ای در توضیح وجود ندارد.

رنگ چیست؟

از درس فیزیک مدرسه باید بدانیم که تفاوت در درک رنگ اجسام به طول موج نور بستگی دارد. چشم ما فقط می تواند طیف نسبتاً باریکی از تابش موج را تشخیص دهد که کوتاه ترین امواج آبی و طولانی ترین آنها قرمز است. بین این دو رنگ اصلی، کل پالت ادراک رنگ ما قرار دارد که با تابش موج در محدوده های مختلف بیان می شود.

یک پرتو سفید از نور خورشید در واقع از امواجی با طیف های مختلف رنگی تشکیل شده است که با عبور از یک منشور شیشه ای به راحتی قابل مشاهده است - احتمالاً این تجربه مدرسه را به خاطر دارید. به منظور به خاطر سپردن دنباله تغییرات در طول موج، به عنوان مثال. دنباله ای از رنگ های طیف نور روز، یک عبارت خنده دار در مورد یک شکارچی اختراع شد که هر یک از ما در مدرسه یاد گرفتیم: هر شکارچی می خواهد بداند و غیره.


از آنجایی که امواج نور قرمز طولانی ترین هستند، در هنگام عبور از آن کمتر مستعد پراکندگی هستند. بنابراین، هنگامی که شما نیاز به برجسته کردن بصری یک شی دارید، از رنگ قرمز غالب استفاده می کنند که در هر آب و هوایی از دور به وضوح قابل مشاهده است.

بنابراین، چراغ راهنمایی و رانندگی ممنوع یا هر چراغ هشدار خطر دیگری قرمز است نه سبز یا آبی.

چرا هنگام غروب آسمان آسمان قرمز می شود؟

در ساعات عصر قبل از غروب خورشید، پرتوهای خورشید با زاویه و نه مستقیم بر سطح زمین می تابند. آنها باید بر لایه بسیار ضخیم تری از جو غلبه کنند تا در طول روز، زمانی که سطح زمین توسط پرتوهای مستقیم خورشید روشن می شود.

در این زمان، اتمسفر به عنوان یک فیلتر رنگ عمل می کند، که پرتوها را تقریباً از کل محدوده مرئی، به جز موارد قرمز - طولانی ترین و در نتیجه مقاوم ترین آنها در برابر تداخل، پراکنده می کند. تمام امواج نوری دیگر یا توسط ذرات بخار آب و غبار موجود در جو پراکنده می شوند یا جذب می شوند.

هر چه خورشید نسبت به افق پایین‌تر می‌افتد، پرتوهای نور باید بر لایه اتمسفر ضخیم‌تر غلبه کنند. بنابراین، رنگ آنها به طور فزاینده ای به سمت قسمت قرمز طیف تغییر می کند. یک خرافات عامیانه با این پدیده مرتبط است و می‌گوید غروب قرمز، باد شدید روز بعد را پیش‌بینی می‌کند.


باد در لایه های مرتفع جو و در فاصله زیادی از ناظر منشا می گیرد. پرتوهای مایل خورشید ناحیه در حال ظهور تشعشعات جوی را برجسته می کند که در آن گرد و غبار و بخار بسیار بیشتر از یک جو آرام وجود دارد. بنابراین، قبل از یک روز بادی، ما یک غروب به خصوص قرمز و روشن را می بینیم.

چرا آسمان در روز آبی است؟

تفاوت در طول موج نور نیز آبی روشن آسمان روز را توضیح می دهد. هنگامی که پرتوهای خورشید مستقیماً روی سطح زمین می افتند، لایه جوی که بر آن غلبه می کنند کمترین ضخامت را دارد.

پراکندگی امواج نور زمانی اتفاق می‌افتد که با مولکول‌های گازهای سازنده هوا برخورد می‌کنند و در این شرایط، محدوده نوری با طول موج کوتاه پایدارترین است، یعنی. امواج نور آبی و بنفش در یک روز خوب و بدون باد، آسمان عمق و آبی شگفت انگیزی پیدا می کند. اما چرا در این صورت در آسمان آبی می بینیم نه بنفش؟

واقعیت این است که سلول های چشم انسان که مسئول درک رنگ هستند، آبی را بسیار بهتر از بنفش درک می کنند. با این حال، بنفش بسیار نزدیک به لبه محدوده ادراکی است.

به همین دلیل است که اگر جز مولکول‌های هوا هیچ جزء پراکنده‌ای در جو وجود نداشته باشد، آسمان را آبی روشن می‌بینیم. هنگامی که مقدار کافی غبار در جو ظاهر می شود - به عنوان مثال، در تابستان گرم در شهر - به نظر می رسد آسمان محو می شود و آبی روشن خود را از دست می دهد.

آسمان خاکستری هوای بد

اکنون مشخص شده است که چرا هوای بد پاییزی و گل و لای زمستانی آسمان را ناامیدکننده خاکستری می کند. مقدار زیادی بخار آب در جو منجر به پراکندگی تمام اجزای یک پرتو نور سفید بدون استثنا می شود. پرتوهای نور به صورت قطرات ریز و مولکول های آب خرد می شوند و جهت خود را از دست می دهند و در کل طیف طیف مخلوط می شوند.


بنابراین، پرتوهای نور به سطح می رسد که گویی از یک آباژور پراکنده غول پیکر عبور می کند. ما این پدیده را به عنوان رنگ سفید مایل به خاکستری آسمان درک می کنیم. به محض حذف رطوبت از جو، آسمان دوباره آبی روشن می شود.

پاسخ به این سوال که چرا آسمان آبی و غروب خورشید قرمز است دشوار است.

چرا این اتفاق می افتد؟

دانشمندان برای چندین قرن نتوانستند رنگ آبی آسمان را توضیح دهند.

از یک دوره فیزیک مدرسه، همه می دانند که نور سفید را می توان با استفاده از یک منشور به رنگ های جزء آن جدا کرد.

حتی یک عبارت ساده برای به خاطر سپردن آنها وجود دارد:

حروف اولیه کلمات در این عبارت به شما کمک می کند ترتیب رنگ ها را در طیف به خاطر بسپارید: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی، بنفش.

دانشمندان پیشنهاد کرده اند که رنگ آبی آسمان به این دلیل است که جزء آبی طیف خورشیدی به بهترین وجه به سطح زمین می رسد، در حالی که سایر رنگ ها توسط ازن یا غبار پراکنده در جو جذب می شوند. توضیحات بسیار جالب بود اما با آزمایش و محاسبات تایید نشد.

تلاش ها برای توضیح رنگ آبی آسمان ادامه یافت و در سال 1899 لرد رایلی نظریه ای را مطرح کرد که سرانجام به این سوال پاسخ داد.

مشخص شد که رنگ آبی آسمان ناشی از خواص مولکول های هوا است. مقدار معینی از پرتوهایی که از خورشید می‌آیند بدون تداخل به سطح زمین می‌رسند، اما بیشتر آنها توسط مولکول‌های هوا جذب می‌شوند. با جذب فوتون ها، مولکول های هوا باردار می شوند (برانگیخته می شوند) و سپس خود فوتون ساطع می کنند. اما این فوتون ها دارای طول موج متفاوتی هستند و فوتون هایی که آبی تولید می کنند در بین آنها غالب است. به همین دلیل است که آسمان آبی به نظر می رسد: هر چه روز آفتابی تر و ابری کمتری باشد، این رنگ آبی آسمان اشباع تر می شود.

اما اگر آسمان آبی است، پس چرا هنگام غروب آفتاب زرشکی می شود؟دلیل این امر بسیار ساده است. جزء قرمز طیف خورشیدی بسیار بدتر از رنگ های دیگر توسط مولکول های هوا جذب می شود. در طول روز، پرتوهای خورشید با زاویه ای وارد جو زمین می شود که مستقیماً به عرض جغرافیایی که ناظر در آن قرار دارد بستگی دارد. در خط استوا این زاویه نزدیک به یک زاویه قائمه خواهد بود، نزدیکتر به قطب کاهش می یابد. با حرکت خورشید، لایه‌ای از هوا که پرتوهای نور باید قبل از رسیدن به چشم ناظر از آن عبور کنند، افزایش می‌یابد - بالاخره خورشید دیگر بالای سر نیست، بلکه به سمت افق متمایل است. یک لایه ضخیم از هوا بیشتر پرتوهای طیف خورشیدی را جذب می کند، اما پرتوهای قرمز تقریباً بدون تلفات به ناظر می رسد. به همین دلیل است که غروب خورشید قرمز به نظر می رسد.

با وجود پیشرفت علمی و دسترسی رایگان به بسیاری از منابع اطلاعاتی، به ندرت پیش می‌آید که فردی بتواند به این سوال که چرا آسمان آبی است، پاسخ صحیح دهد.

چرا آسمان در طول روز آبی یا آبی است؟

نور سفید - همان چیزی است که خورشید از خود ساطع می کند - از هفت بخش طیف رنگی تشکیل شده است: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش. قافیه کوچک شناخته شده از مدرسه - "هر شکارچی می خواهد بداند قرقاول کجا می نشیند" - دقیقاً رنگ های این طیف را با حروف اولیه هر کلمه تعیین می کند. هر رنگ دارای طول موج نور خاص خود است: قرمز طولانی ترین و بنفش کوتاه ترین است.

آسمان (جو) که برای ما آشناست از ریزذرات جامد، قطرات کوچک آب و مولکول های گاز تشکیل شده است. برای مدت طولانی، چندین فرض اشتباه وجود داشته است که سعی در توضیح دلیل آبی بودن آسمان دارد:

• جو، متشکل از ذرات ریز آب و مولکول های گازهای مختلف، به پرتوهای طیف آبی اجازه می دهد تا به خوبی از خود عبور کنند و اجازه نمی دهد پرتوهای طیف قرمز زمین را لمس کنند.
• ذرات جامد کوچک - مانند گرد و غبار - معلق در هوا کمترین طول موج های آبی و بنفش را پراکنده می کنند و به همین دلیل بر خلاف رنگ های دیگر طیف موفق می شوند به سطح زمین برسند.

این فرضیه ها توسط بسیاری از دانشمندان مشهور تأیید شد، اما تحقیقات فیزیکدان انگلیسی جان رایلی نشان داد که ذرات جامد عامل اصلی پراکندگی نور نیستند. این مولکول های گازهای موجود در جو هستند که نور را به اجزای رنگی جدا می کنند. پرتو سفیدی از نور خورشید که با یک ذره گاز در آسمان برخورد می کند، در جهات مختلف پراکنده (پراکنده) می شود.

هنگامی که با یک مولکول گاز برخورد می کند، هر یک از هفت جزء رنگی نور سفید پراکنده می شود. در عین حال، نور با امواج بلندتر (جزء قرمز طیف که شامل نارنجی و زرد نیز می شود) کمتر از نور با امواج کوتاه (جزء آبی طیف) پراکنده می شود. به همین دلیل، پس از پراکندگی، هشت برابر بیشتر رنگ‌های طیف آبی نسبت به رنگ قرمز در هوا باقی می‌مانند.

اگرچه بنفش کوتاه ترین طول موج را دارد، اما به دلیل مخلوط شدن امواج بنفش و سبز، آسمان همچنان آبی به نظر می رسد. علاوه بر این، چشمان ما با توجه به روشنایی یکسان هر دو، رنگ آبی را بهتر از بنفش درک می کنند. این حقایق است که طرح رنگ آسمان را تعیین می کند: اتمسفر به معنای واقعی کلمه با پرتوهای آبی-آبی پر شده است.

پس چرا غروب خورشید قرمز است؟

با این حال، آسمان همیشه آبی نیست. این سوال به طور طبیعی مطرح می شود: اگر در تمام طول روز آسمان آبی را می بینیم، چرا غروب خورشید قرمز است؟ در بالا متوجه شدیم که رنگ قرمز کمتر توسط مولکول های گاز پراکنده می شود. در هنگام غروب خورشید، خورشید به افق نزدیک می شود و پرتو خورشید نه به صورت عمودی، مانند روز، بلکه با زاویه به سمت سطح زمین هدایت می شود.

بنابراین، مسیری که در جو طی می کند بسیار طولانی تر از مسیری است که در طول روز طی می کند که خورشید در اوج قرار دارد. به همین دلیل، طیف آبی-آبی در لایه ضخیمی از جو جذب می شود و به زمین نمی رسد. و امواج نور طولانی تر از طیف قرمز-زرد به سطح زمین می رسد و آسمان و ابرها را به رنگ های قرمز و زرد مشخصه غروب خورشید رنگ می کند.

چرا ابرها سفید هستند؟

بیایید به موضوع ابرها بپردازیم. چرا ابرهای سفید در آسمان آبی وجود دارد؟ ابتدا بیایید به یاد بیاوریم که چگونه آنها شکل می گیرند. هوای مرطوب حاوی بخار نامرئی که در سطح زمین گرم می شود به دلیل اینکه فشار هوا در بالا کمتر است بالا می رود و منبسط می شود. همانطور که هوا منبسط می شود، خنک می شود. هنگامی که بخار آب به دمای معینی می رسد، در اطراف غبار اتمسفر و سایر مواد جامد معلق متراکم می شود و در نتیجه قطرات کوچکی از آب ایجاد می شود که به هم می پیوندند و ابری را تشکیل می دهند.

با وجود اندازه نسبتا کوچک، ذرات آب بسیار بزرگتر از مولکول های گاز هستند. و اگر در هنگام ملاقات با مولکول های هوا، پرتوهای خورشید پراکنده شوند، پس از برخورد آنها با قطرات آب، نور از آنها منعکس می شود. در این حالت، پرتو سفید اولیه نور خورشید رنگ خود را تغییر نمی دهد و در عین حال مولکول های ابرها را سفید می کند.

گاهی اوقات در شب ما این فرصت را داریم که پدیده ای را مشاهده کنیم که در آن آسمان به اندازه کافی تاریک به نظر نمی رسد. و امروز به سؤالاتی در مورد اینکه چرا آسمان در شب روشن است نگاه خواهیم کرد.

چرا در زمستان در شب روشن است؟

در فصل زمستان، ما نه تنها به این واقعیت عادت کرده ایم که خیلی زودتر از تابستان شروع به تاریک شدن می کند، بلکه به این واقعیت نیز عادت کرده ایم که هوا معمولاً به گونه ای است که حتی در روز نیز ساعات روشنایی روز کمتر به نظر می رسد. با وجود این، گاهی اوقات ما این فرصت را داریم که شب‌های نسبتاً روشنی را مشاهده کنیم، بنابراین باید این سؤال را در نظر بگیریم که چرا آسمان در شب در زمستان روشن است.

ممکن است دو دلیل برای روشن شدن آسمان در شب وجود داشته باشد:

• اگر متوجه شدید که شب مثل همیشه تاریک نیست و بیرون به صورت برف بارندگی دارد، مطمئن باشید که برف دلیل چنین آسمان روشنی است. دانه های برف نور فانوس ها و همچنین نور ماه را منعکس می کنند و در نتیجه توهم آسمان شب روشن تر را ایجاد می کنند.
• اگر آسمان به اندازه کافی روشن باشد و بارندگی نداشته باشد، می توان علت این پدیده را ابری شدید و کم دانست. به ابرها توجه کنید - آنها پایین تر از حد معمول هستند. به همین دلیل ابرها به عنوان بازتاب دهنده نور از زمین عمل می کنند که منجر به توهم آسمان روشن می شود.

چرا در شب مثل روز روشن است؟

اگر هنگام تعجب در مورد روشنایی شبانه سطح زمین، مستقیماً به اطلاعاتی در مورد به اصطلاح "شب های سفید" که مثلاً در سن پترزبورگ مشاهده می شود علاقه مند بودید، در این شرایط پاسخ کاملاً خواهد بود. ناهمسان.

برای شروع، شایان ذکر است که چنین شب های سفید نه تنها در سنت پترزبورگ، بلکه در بسیاری از نقاط دیگر سیاره ما نیز مشاهده می شود. به عنوان مثال، ممکن است کسی به این سؤال علاقه مند شود که چرا در شب در گرینلند نور است، زیرا یک پدیده مشابه در آنجا نیز وجود دارد.

رویدادهایی در مقیاس سیاره ای را مقصر وقوع چنین پدیده ای می دانند. واقعیت این است که در یک برهه زمانی خاص، با توجه به اینکه زمین در یک مسیر مشخص به دور خورشید می چرخد ​​و همچنین حول محور خود می چرخد، سیاره ما در مسیری قرار می گیرد که حتی در شب خورشید در قلمرو، به عنوان مثال، سنت پترزبورگ یا گرینلند بسیار پایین تر از افق قرار ندارد. بر این اساس، حتی در شب نیز نور خورشید بر سطح زمین پراکنده می شود و در قلمروهای مذکور به جای شب معمول، نوعی گرگ و میش مشاهده می شود.