Warum der Himmel blau ist - es ist sehr schwierig, die Antwort auf eine so einfache Frage zu finden. Die beste Lösung für das Problem wurde vor etwa 100 Jahren vom englischen Physiker Lord John Rayleigh vorgeschlagen.
Aber fangen wir noch einmal an. Die Farbe des Himmels sollte also dieselbe sein, aber sie ist immer noch blau. Was passiert mit weißem Licht in der Erdatmosphäre?
Sonnenstrahlen
Die wahre Farbe der Sonnenstrahlen ist weiß. Weißes Licht ist eine Mischung aus farbigen Strahlen. Mit einem Prisma können wir einen Regenbogen machen. Prisma teilt einen weißen Strahl in farbige Streifen: rot, orange, gelb, grün, blau, blau und violett. Diese Strahlen verbinden sich wieder und bilden wieder weißes Licht. Es ist davon auszugehen, dass sich das Sonnenlicht zunächst in farbige Komponenten aufspaltet. Dann passiert etwas und nur die blauen Strahlen erreichen die Erdoberfläche.
Hypothesen zu unterschiedlichen Zeiten aufgestellt
Es gibt mehrere mögliche Erklärungen. Die die Erde umgebende Luft ist eine Mischung aus Gasen: Stickstoff, Sauerstoff, Argon und anderen. Wasserdampf und Eiskristalle sind ebenfalls in der Atmosphäre vorhanden. Staub und andere kleine Partikel schweben in der Luft. In der oberen Atmosphäre befindet sich eine Ozonschicht. Könnte dies der Grund sein?
Einige Wissenschaftler glaubten, dass Ozon- und Wassermoleküle rote Strahlen absorbieren und blaue übertragen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Atmosphäre einfach nicht genug Ozon und Wasser enthielt, um den Himmel blau zu färben.
1869 schlug der Engländer John Tyndall vor, dass Staub und andere Partikel Licht streuen.Blaues Licht wird am wenigsten gestreut und passiert Schichten solcher Partikel und erreicht die Erdoberfläche. In seinem Labor erstellte er ein Smogmodell und beleuchtete es mit einem strahlend weißen Strahl. Der Smog wurde tiefblau.
Tyndall entschied, dass, wenn die Luft absolut sauber wäre, nichts das Licht streuen würde und wir den strahlend weißen Himmel bewundern könnten. Lord Rayleigh unterstützte diese Idee ebenfalls, aber nicht lange. 1899 veröffentlichte er seine Erklärung: Es ist Luft, nicht Staub oder Rauch, die den Himmel blau färbt.
Das Verhältnis von Farbe und Wellenlänge
Ein Teil der Sonnenstrahlen wandert zwischen den Gasmolekülen hindurch, ohne mit ihnen zu kollidieren und ohne Veränderungen die Erdoberfläche zu erreichen. Der andere wird am meisten von Gasmolekülen absorbiert. Wenn Photonen absorbiert werden, werden Moleküle angeregt, dh mit Energie geladen, und emittieren sie dann wieder in Form von Photonen. Diese Sekundärphotonen haben unterschiedliche Wellenlängen und können jede Farbe haben - von Rot bis Lila.
Sie zerstreuen sich in alle Richtungen: zur Erde, zur Sonne und zu den Seiten. Lord Rayleigh schlug vor, dass die Farbe des emittierten Strahls von der Dominanz der Quanten der einen oder anderen Farbe im Strahl abhängt. Bei einer Kollision eines Gasmoleküls mit Photonen des Sonnenlichts hat ein Quant von Rot acht Quanten von Blau.
Was ist das Ergebnis? Intensives blaues Licht strömt buchstäblich von allen Seiten aus Milliarden von Molekülen atmosphärischer Gase auf uns. Photonen anderer Farben werden mit diesem Licht gemischt, so dass es keinen reinen Blauton hat.
Warum ist der Himmel blau - die Antwort
Bevor das Sonnenlicht die Erdoberfläche erreicht, wo es betrachtet werden kann, muss es durch die gesamte Luftschale des Planeten gehen. Licht hat ein breites Spektrum, in dem die Grundfarben und Schattierungen des Regenbogens noch hervorstechen. Von diesem Spektrum hat Rot die längste Lichtwelle, während Violett die kürzeste hat. Bei Sonnenuntergang errötet die Sonnenscheibe schnell und nähert sich dem Horizont.
In diesem Fall muss das Licht eine immer größere Luftdicke überwinden, und ein Teil der Wellen geht verloren. Erst Violett verschwindet, dann Blau, Cyan. Die längsten roten Wellen dringen bis zuletzt in die Erdoberfläche ein, und daher haben die Sonnenscheibe und der Halo um sie herum bis zu den letzten Augenblicken rötliche Farbtöne.
Was ändert sich am Abend?
Näher am Sonnenuntergang stürzt die Sonne zum Horizont. Je tiefer sie fällt, desto schneller nähert sich der Abend. In solchen Momenten beginnt die atmosphärische Schicht, die das ursprüngliche Sonnenlicht von der Erdoberfläche trennt, aufgrund des Neigungswinkels stark zuzunehmen. Irgendwann hört die verdichtete Schicht auf, andere Lichtwellen als Rot zu übertragen, und in diesem Moment nimmt der Himmel diese Farbe an. Blau ist nicht mehr vorhanden, es wird absorbiert, wenn es durch die Atmosphäre geht.
Interessante Tatsache: Bei Sonnenuntergang durchlaufen Sonne und Himmel eine ganze Reihe von Schatten - während der eine oder andere von ihnen nicht mehr durch die Atmosphäre geht. Das gleiche kann zum Zeitpunkt des Sonnenaufgangs beobachtet werden, die Ursachen für beide Phänomene sind die gleichen.
Was passiert, wenn die Sonne aufgeht?
Bei Sonnenaufgang durchlaufen die Sonnenstrahlen denselben Prozess, jedoch in umgekehrter Reihenfolge. Das heißt, zuerst brechen die ersten Strahlen in einem starken Winkel durch die Atmosphäre, nur das rote Spektrum erreicht die Oberfläche. Daher schimmert der Sonnenaufgang zunächst rot. Wenn sich dann der Sonnenaufgang und der Winkel ändern, beginnen Wellen anderer Farben zu vergehen - der Himmel wird orange und dann wird er gewöhnlich blau. Ein halbtägiges tiefes Blau des Himmels wird beobachtet, und am Abend beginnt es sich wieder dem Purpur zuzuwenden. Auf einer Seite des Himmels, weit weg von der Sonne, ist ein blauschwarzer Farbton zu beobachten. Je näher die untergehende Sonne ist, desto mehr rote Farbtöne sind in der Nähe des Horizonts zu sehen, bis die Sonne vollständig verschwindet.
Solche Farbphänomene werden überall beobachtet. Die Sonne wird rot, ebenso wie Bereiche des Himmels in der Nähe, sowohl am Äquator als auch an den Polen. Dieses Phänomen ist auf dem ganzen Planeten zu beobachten. Manchmal haben Sonnenuntergänge oder Sonnenaufgänge mehr gesättigte Rottöne. Dies ist auf den Zustand der Atmosphäre, das Vorhandensein von Aerosolen oder Suspensionen zurückzuführen. In anderen Fällen ist die Farbe nicht so ausgeprägt, moderater. Es gibt Volkszeichen, mit denen Sie das Wetter am nächsten Tag anhand der Schatten des Sonnenuntergangs bestimmen können. Die Menschen haben gelernt, Farben zu analysieren und den Zustand der Atmosphäre anhand dieser mehr oder weniger genau vorherzusagen.
Die rote Farbe des Sonnenuntergangs beruht somit auf der Tatsache, dass in einem großen Winkel durch die Atmosphäre nur die roten Farben des Sonnenspektrums mit der längsten Wellenlänge durchbrechen. Die rote Farbe der Sonnenaufgänge ist mit dem gleichen Faktor verbunden.Den Rest des Tages ist der Himmel blau, da dieser Schatten das andere Spektrum übertönen kann und die größte Fähigkeit zur Streuung aufweist.
