چرا آسمان در شب نارنجی است؟ چرا آسمان آبی و غروب خورشید قرمز است

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

چرا در زمستان در شب روشن است؟

در فصل زمستان سال، ما نه تنها به این موضوع عادت داریم که هوا 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 شب های نسبتاً روشنی را مشاهده کنیم، بنابراین باید در نظر بگیریم که چرا آسمان در شب در زمستان روشن است.

دو دلیل برای روشن شدن آسمان در شب وجود دارد:

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

چرا در شب مثل روز روشن است

اگر هنگام پرسیدن سوالی در مورد روشنایی شبانه سطح زمین، مستقیماً به اطلاعاتی در مورد به اصطلاح "شب های سفید" که مثلاً در قلمرو سن پترزبورگ مشاهده می شود علاقه مند بودید، در این وضعیت پاسخ کاملا متفاوت خواهد بود.

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 سوال علاقه مند شود که چرا در گرینلند در شب روشن است، زیرا یک پدیده مشابه در آنجا نیز وجود دارد.

دلیل پیدایش چنین پدیده ای را رویدادهایی در مقیاس سیاره ای می دانند. واقعیت این است که در یک برهه زمانی خاص، به دلیل اینکه زمین در یک مسیر مشخص به دور خورشید می چرخد ​​و همچنین حول محور خود گردش می کند، 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 پخش می شود و در قلمروهای فوق الذکر به جای شب معمول، نوعی گرگ و میش مشاهده می شود.

با وجود پیشرفت علمی و دسترسی رایگان به بسیاری از منابع اطلاعاتی، یک فرد نادر می تواند به درستی به این سوال پاسخ دهد که چرا آسمان آبی است.

چرا آسمان در روز آبی است؟

نور سفید - یعنی از خورشید تابش می کند - از هفت قسمت طیف رنگی تشکیل شده است: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش. قافیه شمارش شناخته شده از مدرسه - "هر شکارچی می خواهد بداند قرقاول کجا می نشیند" - فقط رنگ های این طیف را با حروف اولیه هر یک از کلمات تعیین می کند. هر رنگ دارای طول موج نور خاص خود است: طولانی ترین برای قرمز و کوتاه ترین برای بنفش.

آسمان (جو) که برای ما آشناست از ریزذرات جامد، قطرات کوچک آب و مولکول‌های گاز تشکیل شده است. با گذشت زمان، چندین تصور اشتباه وجود داشته است که سعی در توضیح دلیل آبی بودن آسمان دارد:

• جو، متشکل از کوچکترین ذرات آب و مولکولهای گازهای مختلف، پرتوهای طیف آبی را به خوبی عبور می دهد و اجازه نمی دهد پرتوهای طیف قرمز زمین را لمس کنند.
• ذرات جامد کوچک - به عنوان مثال، گرد و غبار - معلق در هوا کمترین میزان امواج آبی و بنفش را پراکنده می کنند و به همین دلیل بر خلاف سایر رنگ های طیف موفق به رسیدن به سطح زمین می شوند.

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

هنگام برخورد با یک مولکول گاز، هر یک از هفت جزء رنگی نور سفید پراکنده می شود. در این حالت، نور با طول موج های بلندتر (جزء قرمز طیف که شامل نارنجی و زرد نیز می شود) بدتر 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 رنگ‌های قرمز در هوا باقی می‌مانند.

اگرچه بنفش کوتاه ترین طول موج را دارد، اما به دلیل مخلوط شدن طول موج های بنفش و سبز، آسمان همچنان آبی به نظر می رسد. علاوه بر این، چشمان ما آبی را بهتر از بنفش درک می کنند، با روشنایی یکسان هر دو. این حقایق است که طرح رنگ آسمان را تعیین می کند: جو 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 کمترین میزان پراکندگی را توسط مولکول های گاز دارد. هنگام غروب خورشید، خورشید به افق نزدیک می شود و پرتو خورشید نه به صورت عمودی، مانند روز، بلکه با زاویه به سطح زمین هدایت می شود.

بنابراین مسیری که در جو طی می‌کند بسیار طولانی‌تر از مسیری است که در طول روز طی می‌کند که خورشید بالاست. 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، در نزدیکی سطح زمین گرم می شود، به دلیل اینکه فشار هوا در بالا کمتر است، بالا می رود و منبسط می شود. همانطور که منبسط می شود، هوا خنک می شود. با رسیدن به دمای معین، بخار آب در اطراف گرد و غبار اتمسفر و سایر جامدات معلق متراکم می شود و در نتیجه قطرات ریز آب تشکیل می شود که از ادغام آن ها ابر تشکیل می شود.

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

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 آن در کنار جاده توقف کردند. من فرض می کنم این سیاره X نزدیک تر است؟ و قرمز شدن به دلیل دم بوده و افزایش خورشید نیز به دلیل رنگ قرمز غبار است؟ [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، من اغلب ابرهای صورتی مانند این، و به طور فزاینده ای آسمان قرمز خونی قبل از سحر در روزهای صاف دیده ام. 3 نوامبر 2011 این 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. تقریباً دو ساعت و نیم پس از طلوع خورشید، ابرهای کمی صورتی هنوز در نزدیکی افق دیده می‌شد، مانند این عکس، اگرچه در آن لحظه من هنوز یک عکس نگرفته بودم. رنگ صورتی معمولا کمی پس از طلوع آفتاب محو می شود. امروز بعدازظهر هوا ابری بود و چند ساعت قبل از غروب متوجه شدم ابرها صورتی می شوند. 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؟

بشر به این امر عادت کرده است که طلوع و غروب خورشید بزرگتر از ظهر است و خورشید در طلوع و غروب خورشید و همچنین ابرهای اطراف نارنجی است. توضیح داده‌ایم که این به دلیل منحرف شدن آسان‌تر نور در ناحیه قرمز طیف است، به طوری که پرتوهای نور قرمز عمدتاً به دلیل گرانش زمین بر روی افق خم می‌شوند، در حالی که نور از سایر بخش‌های طیف اینطور نیست. نور این قسمت از طیف، که از خورشید در تمام جهات تابش می کند، توسط گرانش زمین خم می شود به طوری که نوری که به طور معمول از دو طرف ناظر روی زمین حرکت می کند به سمت مرکز آن منحرف می شود. بنابراین، هم از طرفین و هم مستقیماً در یک خط مستقیم از خورشید به چشم ناظر یا دوربین می آید و تصویر بزرگتری را ترسیم می کند.

با افزایش غبار قرمز از دم سیاره X در جو، این چگونه تغییر خواهد کرد؟ واضح است که هر نوری که در جو نفوذ کند به طور فزاینده ای به ناحیه قرمز طیف نور منتقل می شود. گرد و غبار قرمز به نظر می رسد زیرا عمدتاً پرتوهای نور را از ناحیه قرمز طیف منعکس می کند، در حالی که پرتوهای نور را از سایر قسمت های طیف جذب می کند. بنابراین، با توجه به اینکه نور خورشیدی که به زمین می رسد به طور فزاینده ای به ناحیه قرمز طیف نور تعلق دارد، چه تأثیری خواهد داشت؟ البته اخیراً شفق های قرمز در شمال آمریکا مشاهده شده است که بخشی از آن به دلیل رقص گرانش بین زمین و سیاره X است. آیا تحریف های دیگری نیز وجود خواهد داشت؟

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 سمت زمین می‌آیند چه خواهد کرد؟ می توان انتظار انحراف اضافی آنها را به سمت مرکز گرانشی زمین، با اندازه ظاهری حتی بزرگتر خورشید در طلوع و غروب خورشید داشت. اندازه همه اجرام سیاره ای را می توان تحریف کرد. ماه می تواند بزرگتر و در نتیجه نزدیکتر به نظر برسد و گاهی اوقات ناظران را آزار می دهد. مسئولان هیچ توضیحی برای این موضوع نخواهند داشت و طبق معمول بدون ارائه چیزی سکوت خواهند کرد. ناسا و کارشناسان حتی شرمنده‌تر خواهند شد و افراد مضطرب‌تر شروع به جستجو در اینترنت برای یافتن پاسخ خواهند کرد، زیرا غبار قرمز در پیش‌گویی‌های روز قیامت ذکر شده است و نمی‌توان آن را 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، حتی به این فکر نمی کنیم که چرا با تغییر زمان روز، آسمان تغییر رنگ می دهد.


ما به آبی روشن در یک روز آفتابی خوب عادت کرده ایم و به این واقعیت که در پاییز آسمان خاکستری مه آلود 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 از 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 یک دوره مدرسه در فیزیک، 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 آبی کوتاه ترین و قرمز طولانی ترین 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 خورشید در واقع از امواجی با طیف های مختلف رنگی تشکیل شده است که با عبور دادن آن از یک منشور شیشه ای آسان است - احتمالاً این تجربه مدرسه را به خاطر دارید. به منظور به خاطر سپردن دنباله تغییر طول موج، به عنوان مثال. توالی رنگ ها در طیف نور روز، یک عبارت خنده دار را در مورد یک شکارچی اختراع کرد 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، کمترین حساسیت را در برابر پراکندگی در طول انتقال دارند. بنابراین، هنگامی که شما نیاز به برجسته کردن بصری یک شی دارید، عمدتا از رنگ قرمز استفاده می کنند که در هر آب و هوایی از دور به وضوح قابل مشاهده است.

بنابراین، یک سیگنال توقف یا هر چراغ هشدار 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 پرتوهای تقریباً تمام محدوده مرئی را پراکنده می کند، به جز آنهایی که قرمز هستند، که طولانی ترین و بنابراین مقاوم ترین آنها در برابر تداخل هستند. تمام امواج نوری دیگر توسط بخار آب و ذرات غبار موجود در جو پراکنده یا جذب می شوند.

هرچه افت خورشید نسبت به افق کمتر باشد، 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 علامت عامیانه با این پدیده همراه است و می گوید که غروب قرمز خورشید باد شدید روز بعد را به تصویر می کشد.


باد از لایه های مرتفع جو و در فاصله زیادی از ناظر منشا می گیرد. پرتوهای مایل خورشیدی ناحیه مشخص شده تابش اتمسفر 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 امواج نور نیز آبی خالص آسمان روز را توضیح می دهد. هنگامی که پرتوهای خورشید مستقیماً روی سطح زمین می افتند، لایه جوی که بر آنها غلبه می کند کمترین ضخامت را دارد.

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

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 به لبه محدوده ادراکی بسیار نزدیک است.

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

آسمان خاکستری هوای بد

اکنون مشخص 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 پرتو نور سفید بدون استثنا می شود. پرتوهای نور در کوچکترین قطرات 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 رسند، گویی از یک پخش کننده غول پیکر عبور می کنند. 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 دوره مدرسه فیزیک، همه می دانند که نور سفید را می توان با کمک یک منشور به رنگ های تشکیل دهنده آن تجزیه کرد.

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

حروف اولیه کلمات این عبارت به شما امکان می دهد 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 رنگ های دیگر 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 متوقف نشد 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 فوتون‌ها، مولکول‌های هوا باردار می‌شوند (تحریک می‌شوند) و از قبل خود فوتون‌ها را ساطع می‌کنند. اما این فوتون ها دارای طول موج متفاوتی هستند و فوتون هایی که رنگ آبی می دهند در بین آنها غالب است. به همین دلیل است که آسمان آبی به نظر می رسد: هر چه روز آفتابی تر باشد و ابری کمتر باشد، این رنگ آبی آسمان اشباع تر می شود.

اما اگر آسمان آبی است، چرا هنگام غروب آفتاب به رنگ زرشکی در می آید؟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 خط مستقیم 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 می‌رود. 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.