Γιατί ο ουρανός είναι μπλε - είναι πολύ δύσκολο να βρεις την απάντηση σε μια τόσο απλή ερώτηση. Η καλύτερη λύση στο πρόβλημα προτάθηκε πριν από περίπου 100 χρόνια από τον Άγγλο φυσικό Λόρδο John Rayleigh.
Αλλά ας ξεκινήσουμε ξανά. Άρα το χρώμα του ουρανού πρέπει να είναι το ίδιο, αλλά είναι ακόμα μπλε. Τι συμβαίνει με το λευκό φως στην ατμόσφαιρα της γης;
Το χρώμα του ήλιου
Το πραγματικό χρώμα των ακτίνων του ήλιου είναι λευκό. Το λευκό φως είναι ένα μείγμα από χρωματιστές ακτίνες. Χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα, μπορούμε να φτιάξουμε ένα ουράνιο τόξο. Το πρίσμα χωρίζει μια λευκή ακτίνα σε χρωματιστές ρίγες: κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, μπλε και μοβ. Συνδυάζοντας μαζί, αυτές οι ακτίνες σχηματίζουν και πάλι λευκό φως. Μπορεί να υποτεθεί ότι το φως του ήλιου χωρίζεται πρώτα σε χρωματιστά συστατικά. Τότε κάτι συμβαίνει και μόνο οι μπλε ακτίνες φτάνουν στην επιφάνεια της Γης.
Οι υποθέσεις προβάλλονται σε διαφορετικές χρονικές στιγμές
Υπάρχουν πολλές πιθανές εξηγήσεις. Ο αέρας που περιβάλλει τη Γη είναι ένα μείγμα αερίων: αζώτου, οξυγόνου, αργού και άλλων. Στην ατμόσφαιρα υπάρχουν επίσης υδρατμοί και κρύσταλλοι πάγου. Σκόνη και άλλα μικρά σωματίδια αιωρούνται στον αέρα. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα υπάρχει ένα στρώμα όζοντος. Μήπως αυτός είναι ο λόγος;
Μερικοί επιστήμονες πίστευαν ότι τα μόρια του όζοντος και του νερού απορροφούν κόκκινες ακτίνες και μεταδίδουν μπλε. Αποδείχθηκε όμως ότι δεν υπήρχε αρκετό όζον και νερό στην ατμόσφαιρα για να γίνει μπλε ο ουρανός.
Το 1869, ο Άγγλος John Tyndall πρότεινε ότι σκόνη και άλλα σωματίδια διασκορπίζουν το φως.Το μπλε φως διασκορπίζεται στο ελάχιστο βαθμό και περνά μέσα από στρώματα τέτοιων σωματιδίων, φτάνοντας στην επιφάνεια της Γης. Στο εργαστήριό του, δημιούργησε ένα μοντέλο αιθαλομίχλης και το άναψε με μια φωτεινή λευκή ακτίνα. Η αιθαλομίχλη έγινε βαθύ μπλε.
Ο Tyndall αποφάσισε ότι εάν ο αέρας ήταν απολύτως καθαρός, τότε τίποτα δεν θα διασκορπίζει το φως και θα μπορούσαμε να θαυμάσουμε τον φωτεινό λευκό ουρανό. Ο Λόρδος Rayleigh υποστήριξε επίσης αυτήν την ιδέα, αλλά όχι για πολύ. Το 1899, δημοσίευσε την εξήγησή του: αυτός είναι ο αέρας, όχι η σκόνη ή ο καπνός, που χρωματίζει το γαλάζιο του ουρανού.
Η σχέση χρώματος και μήκους κύματος
Μέρος των ακτίνων του ήλιου περνά μεταξύ των μορίων αερίου, χωρίς σύγκρουση με αυτά, και χωρίς αλλαγές φτάνει στην επιφάνεια της Γης. Το άλλο, περισσότερο, απορροφάται από μόρια αερίου. Όταν απορροφώνται τα φωτόνια, τα μόρια είναι ενθουσιασμένα, δηλαδή φορτίζονται με ενέργεια και στη συνέχεια εκπέμπουν με τη μορφή φωτονίων ξανά. Αυτά τα δευτερεύοντα φωτόνια έχουν διαφορετικά μήκη κύματος και μπορούν να έχουν οποιοδήποτε χρώμα - από κόκκινο έως μοβ.
Διασκορπίζονται προς όλες τις κατευθύνσεις: προς τη Γη, και στον Ήλιο, και στις πλευρές. Ο Λόρδος Rayleigh πρότεινε ότι το χρώμα της εκπεμπόμενης ακτίνας εξαρτάται από την επικράτηση της κβάντας ενός χρώματος ή ενός άλλου στην ακτίνα. Όταν ένα μόριο αερίου συγκρούεται με φωτόνια του ηλιακού φωτός, ένα μπλε δευτερεύον κβαντικό έχει οκτώ μπλε κβάντα.
Ποιο είναι το αποτέλεσμα? Το έντονο μπλε φως ρίχνει κυριολεκτικά σε μας από όλες τις πλευρές από δισεκατομμύρια μόρια ατμοσφαιρικών αερίων. Τα φωτόνια άλλων χρωμάτων αναμιγνύονται με αυτό το φως, οπότε δεν έχει καθαρό μπλε τόνο.
Γιατί είναι ο ουρανός μπλε - η απάντηση
Πριν φτάσουν στην επιφάνεια της γης, όπου οι άνθρωποι μπορούν να το μελετήσουν, το φως του ήλιου πρέπει να περάσει από ολόκληρο το κέλυφος του πλανήτη. Το φως έχει ένα ευρύ φάσμα, στο οποίο βασικά χρώματα, αποχρώσεις του ουράνιου τόξου εξακολουθούν να ξεχωρίζουν. Από αυτό το φάσμα, το κόκκινο έχει το μεγαλύτερο κύμα φωτός, ενώ το βιολετί έχει το μικρότερο. Κατά το ηλιοβασίλεμα, ο δίσκος του ήλιου γίνεται γρήγορα κόκκινος και πλησιάζει πιο κοντά στον ορίζοντα.
Σε αυτήν την περίπτωση, το φως πρέπει να ξεπεράσει ένα συνεχώς αυξανόμενο πάχος αέρα και μέρος των κυμάτων χάνεται. Το πρώτο βιολετί εξαφανίζεται, μετά το μπλε, το κυανό. Τα μακρύτερα κόκκινα κύματα συνεχίζουν να διεισδύουν στην επιφάνεια της Γης έως την τελευταία, και ως εκ τούτου ο ηλιακός δίσκος και το φωτοστέφανο γύρω του μέχρι τις τελευταίες στιγμές έχουν κοκκινωπές αποχρώσεις.
Τι αλλάζει το βράδυ;
Πιο κοντά στο ηλιοβασίλεμα, ο Ήλιος ορμά στον ορίζοντα, όσο χαμηλότερα πέφτει, τόσο πιο γρήγορα πλησιάζει το βράδυ. Σε τέτοιες στιγμές, το ατμοσφαιρικό στρώμα που διαχωρίζει το αρχικό φως του ήλιου από την επιφάνεια της γης αρχίζει να αυξάνεται απότομα λόγω της γωνίας κλίσης. Σε κάποιο σημείο, το πυκνωτικό στρώμα παύει να μεταδίδει άλλα κύματα φωτός εκτός από τα κόκκινα, και αυτή τη στιγμή ο ουρανός μετατρέπει αυτό το χρώμα. Το μπλε δεν είναι πλέον παρόν, απορροφάται καθώς περνά μέσα από την ατμόσφαιρα.
Ενδιαφέρον γεγονός: κατά το ηλιοβασίλεμα, ο ήλιος και ο ουρανός περνούν μέσα από μια ολόκληρη γκάμα αποχρώσεων - καθώς το ένα ή το άλλο παύει να περνά μέσα από την ατμόσφαιρα. Το ίδιο μπορεί να παρατηρηθεί κατά την ανατολή του ηλίου, τα αίτια και των δύο φαινομένων είναι τα ίδια.
Τι συμβαίνει όταν ανατέλλει ο ήλιος;
Κατά την ανατολή, οι ακτίνες του ήλιου περνούν την ίδια διαδικασία, αλλά με αντίστροφη σειρά. Δηλαδή, πρώτα οι πρώτες ακτίνες διαπερνούν την ατμόσφαιρα σε ισχυρή γωνία, μόνο το κόκκινο φάσμα φτάνει στην επιφάνεια. Ως εκ τούτου, η ανατολή αρχικά χτυπάει με κόκκινο χρώμα. Στη συνέχεια, καθώς η ανατολή και η γωνία αλλάζουν, κύματα άλλων χρωμάτων αρχίζουν να περνούν - ο ουρανός γίνεται πορτοκαλί και στη συνέχεια γίνεται συνήθως μπλε. Παρατηρείται ένα βαθύ μπλε του ουρανού μισής ημέρας και στη συνέχεια, το βράδυ, αρχίζει ξανά να στρέφεται προς το μωβ. Στη μία πλευρά του ουρανού, μακριά από τον ήλιο, παρατηρείται μια μπλε-μαύρη απόχρωση, αλλά όσο πιο κοντά στον ήλιο δύει, τόσο πιο κόκκινα χρώματα είναι ορατά κοντά στον ορίζοντα έως ότου ο ήλιος εξαφανιστεί εντελώς.
Τέτοια χρωματικά φαινόμενα παρατηρούνται παντού. Ο ήλιος γίνεται κόκκινος, όπως και οι περιοχές του ουρανού κοντά σε αυτόν, τόσο στον ισημερινό όσο και στους πόλους. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να φανεί σε όλο τον πλανήτη. Μερικές φορές τα ηλιοβασιλέματα ή οι ανατολή του ηλίου έχουν πιο κορεσμένους κόκκινους τόνους, αυτό οφείλεται στην κατάσταση της ατμόσφαιρας, στην παρουσία αερολυμάτων ή αιωρημάτων σε αυτό. Σε άλλες περιπτώσεις, το χρώμα δεν είναι τόσο έντονο, πιο μέτριο. Υπάρχουν λαϊκές πινακίδες που σας επιτρέπουν να καθορίσετε τον καιρό την επόμενη μέρα από τις σκιές του ηλιοβασιλέματος - οι άνθρωποι έχουν μάθει πώς να αναλύουν τα χρώματα και να προβλέπουν την κατάσταση της ατμόσφαιρας από αυτά με μεγαλύτερη ή μικρότερη ακρίβεια.
Έτσι, το κόκκινο χρώμα του ηλιοβασιλέματος οφείλεται στο γεγονός ότι σε μεγάλη γωνία μέσω της ατμόσφαιρας διαπερνούν μόνο τα κόκκινα χρώματα του ηλιακού φάσματος, έχοντας το μεγαλύτερο μήκος κύματος. Το κόκκινο χρώμα των ανατολών σχετίζεται με τον ίδιο παράγοντα.Το υπόλοιπο της ημέρας, ο ουρανός είναι μπλε, καθώς αυτή η σκιά μπορεί να πνίξει το άλλο φάσμα, έχοντας τη μεγαλύτερη ικανότητα να διασκορπίζεται.