Se hvorfor himmelen er blå og solnedgangen er rød

Himmelen er blå på en solrik dag, men likevel rød eller oransje ved soloppgang og solnedgang. De forskjellige fargene er forårsaket av spredning av lys inn Jordens atmosfære. Her er en enkelt eksperiment du kan gjøre for å se hvordan dette fungerer:

Du trenger bare noen få enkle materialer for dette værprosjekt:

• Vann
• Melk
• Gjennomsiktig beholder med flate parallelle sider
• Lommelykt eller mobiltelefonlys

Et lite rektangulært akvarium fungerer bra for dette eksperimentet. Prøv en 2-1 / 2-gallon eller 5-gallon tank. Alle andre firkantede eller rektangulære klare glass- eller plastbeholdere fungerer.

1. Fyll beholderen med omtrent 3/4 full vann. Slå på lommelykten og hold den flatt mot siden av beholderen. Du vil sannsynligvis ikke kunne se strålen på lommelykten, selv om du kan se lyse gnister der lyset slår støv, luftbobler eller andre små partikler i vannet. Dette er omtrent som hvordan sollys reiser gjennom verdensrommet.
2. Tilsett omtrent 1/4 kopp melk (for en 2-1 / 2 gallon beholder - øk mengden melk for en større beholder). Rør melken i beholderen for å blande den med vann. Hvis du nå lyser lommelykten mot siden av tanken, kan du se lysstrålen i vannet. Partikler fra melken sprer lys. Undersøk beholderen fra alle sider. Legg merke til at hvis du ser på beholderen fra siden, ser lommelyktstrålen litt blå ut, mens enden av lommelykten virker svakt gul.
   instagram viewer
3. Rør mer melk i vannet. Når du øker antall partikler i vannet, blir lyset fra lommelykten spredt sterkere. Strålen ser enda blåere ut, mens strålens vei lengst fra lommelykten går fra gul til oransje. Hvis du ser på lommelykten fra hele tanken, ser den ut som den er oransje eller rød, snarere enn hvit. Strålen ser også ut til å spre seg når den krysser beholderen. Den blå enden, der det er noen partikler som sprer lys, er som himmelen på en klar dag. Den oransje enden er som himmelen nær soloppgang eller solnedgang.

Lys beveger seg i en rett linje til det møter partikler, som avlede eller spre den. I ren luft eller vann kan du ikke se en lysstråle og den beveger seg langs en rett sti. Når det er partikler i luften eller vannet, som støv, aske, is, eller vanndråper, er lys spredt ved kantene på partiklene.

Melk er en kolloid, som inneholder bittesmå partikler av fett og protein. Blandet med vann sprer partiklene mye som støv sprer lys i atmosfæren. Lys spres annerledes, avhengig av farge eller bølgelengde. Blått lys er mest spredt, mens det oransje og røde lyset er minst spredt. Å se på himmelen på dagen er som å se på en lommelykt fra siden - du ser det spredte blå lyset. Å se på soloppgang eller solnedgang er som å se direkte inn i lommelykten på lommelykten - du ser lyset som ikke er spredt, som er oransje og rødt.

Hva gjør soloppgang og solnedgang forskjellig fra daghimmelen? Det er mengden av stemning sollyset må krysse før det når øynene dine. Hvis du tenker på atmosfæren som et belegg som dekker jorden, passerer sollys ved middagstid gjennom den tynneste delen av belegget (som har minst antall partikler). Sollys ved soloppgang og solnedgang må ta en sidevei til samme punkt, gjennom mye mer "belegg", noe som betyr at det er mange flere partikler som kan spre lys.

Mens flere typer spredning forekommer i jordens atmosfære, er Rayleigh-spredning først og fremst ansvarlig for den blå av daghimmelen og den rødlige fargen fra den stigende og syngende solen. Tyndall-effekten kommer også inn, men det er ikke årsaken til blå himmelfarge fordi molekyler i luften er mindre enn bølgelengdene til synlig lys.

• Smith, Glenn S. (2005). "Menneskets fargesyn og den umettede blå fargen på dagtidshimmelen". American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. gjør jeg:10.1119/1.1858479
• Young, Andrew T. (1981). "Rayleigh-spredning". Anvendt optikk. 20 (4): 533–5. gjør jeg:10,1364 / AO.20.000533