Så hvorfor er himlen blå?

Hvorfor er himlen blå? Det er svært at finde et svar på så simpelt et spørgsmål. Mange videnskabsmænd knoklede deres hjerner på jagt efter et svar. Den bedste løsning på problemet blev foreslået for omkring 100 år siden af ​​en engelsk fysiker Lord John Rayleigh.

Solen udsender blændende rent hvidt lys. Det betyder, at farven på himlen skal være den samme, men den er stadig blå. Hvad sker der med hvidt lys i jordens atmosfære?

Hvidt lys er en blanding af farvede stråler. Ved hjælp af et prisme kan vi lave en regnbue.

Prismet deler den hvide stråle i farvede striber:

■Rød

■orange

■ Gul

■ Grøn

■ Blå

■ Blå

■ Lilla

Ved at kombinere sammen danner disse stråler igen hvidt lys. Det kan antages, at sollys først opdeles i farvede komponenter. Så sker der noget, og kun blå stråler når Jordens overflade.

Så hvorfor er himlen blå?

Der er flere mulige forklaringer. Luften omkring Jorden er en blanding af gasser: nitrogen, oxygen, argon og andre. Der er også vanddamp og iskrystaller i atmosfæren. Støv og andre små partikler er suspenderet i luften. I de øverste lag af atmosfæren er der et lag af ozon. Kan dette være årsagen? Nogle videnskabsmænd troede, at ozon- og vandmolekyler absorberer røde stråler og transmitterer blå. Men det viste sig, at der simpelthen ikke var nok ozon og vand i atmosfæren til at farve himlen blå.

I 1869 en englænder John Tindall foreslog, at støv og andre partikler sprede lys. Blåt lys spredes mindst og passerer gennem lag af sådanne partikler for at nå jordens overflade. I sit laboratorium skabte han en model af smog og oplyste den med en klar hvid stråle. Smogen blev dyb blå. Tindall besluttede, at hvis luften var helt klar, så ville intet sprede lyset, og vi kunne beundre den lyse hvide himmel. Lord Rayleigh støttede også denne idé, men ikke længe. I 1899 offentliggjorde han sin forklaring:

Det er luft, ikke støv eller røg, der farver himlen blå.

Hovedteorien om himlens blå farve

Nogle af solens stråler passerer mellem gasmolekyler uden at kollidere med dem og når jordens overflade uændret. Den anden, større del absorberes af gasmolekyler. Når fotoner absorberes, bliver molekyler exciterede, det vil sige, at de bliver ladet med energi, og udsender det derefter i form af fotoner. Disse sekundære fotoner har forskellige bølgelængder og kan have enhver farve fra rød til violet. De spreder sig i alle retninger: mod Jorden og mod Solen og til siderne. Lord Rayleigh foreslog, at farven på den udsendte stråle afhænger af overvægten af ​​kvanter af en eller anden farve i strålen. Når et gasmolekyle kolliderer med fotoner af solstråler, er der otte blå kvanter pr. sekundær rød kvante.

Hvad er resultatet? Intens blåt lys strømmer bogstaveligt talt ned over os fra alle retninger fra milliarder af gasmolekyler i atmosfæren. Dette lys har fotoner af andre farver blandet i, så det er ikke rent blåt.

Hvorfor er solnedgangen så rød?

Himlen er dog ikke altid blå. Spørgsmålet opstår naturligvis: Hvis vi ser blå himmel hele dagen, hvorfor er solnedgangen så rød? Rød farve er den mindst spredte af gasmolekyler. Under solnedgang nærmer Solen sig horisonten, og solens stråle rettes mod jordens overflade ikke lodret, som om dagen, men i en vinkel.

Derfor er den vej, den tager gennem atmosfæren, meget længere, end den tager i løbet af dagen, når solen står højt. På grund af dette absorberes det blå-blå spektrum i et tykt lag af atmosfæren og når ikke Jorden. Og længere lysbølger i det rød-gule spektrum når jordens overflade og farver himlen og skyerne i de røde og gule farver, der er karakteristiske for solnedgang.

Videnskabelig forklaring

Ovenfor gav vi svaret i et relativt simpelt sprog. Nedenfor vil vi citere begrundelsen ved hjælp af videnskabelige termer og formler.

Uddrag fra Wiki:

Grunden til at himlen ser blå ud, er fordi luften spreder kortbølget lys mere end langbølget lys. Intensiteten af ​​Rayleigh-spredning, forårsaget af fluktuationer i antallet af molekyler af luftgasser i volumener svarende til lysets bølgelængder, er proportional med 1/λ 4, λ er bølgelængden, dvs. den violette del af det synlige spektrum er spredt ca. 16 gange mere intenst end den røde. Fordi blåt lys har en kortere bølgelængde, i slutningen af ​​det synlige spektrum, er det spredt mere ud i atmosfæren end rødt lys. På grund af dette har himlens område uden for solens retning en blå farve (men ikke violet, da solspektret er ujævnt og intensiteten af ​​violet farve i det er mindre, og også på grund af den lavere følsomhed af øjet over for violet farve og større følsomhed over for blå, hvilket irriterer ikke kun dem, der er følsomme over for blå farvekegler i nethinden, men også følsomme over for røde og grønne stråler).

Under solnedgang og daggry bevæger lyset sig tangentielt til jordens overflade, så den vej, som lyset i atmosfæren rejser, bliver meget længere end om dagen. På grund af dette er det meste af det blå og endda grønne lys spredt fra direkte sollys, så solens direkte lys, såvel som de skyer, den oplyser, og himlen nær horisonten, er farvet røde.

Sandsynligvis, med en anden sammensætning af atmosfæren, for eksempel på andre planeter, kan himlens farve, herunder ved solnedgang, være anderledes. For eksempel er farven på himlen på Mars rødlig pink.

Spredning og absorption er hovedårsagerne til svækkelsen af ​​lysintensiteten i atmosfæren. Spredning varierer som funktion af forholdet mellem diameteren af ​​spredningspartiklerne og lysets bølgelængde. Når dette forhold er mindre end 1/10, sker der Rayleigh-spredning, hvor spredningskoefficienten er proportional med 1/λ4. Ved større værdier af forholdet mellem størrelsen af ​​spredningspartiklerne og bølgelængden ændres spredningsloven ifølge Gustave Mie-ligningen; når dette forhold er større end 10, anvendes lovene for geometrisk optik med tilstrækkelig nøjagtighed til praksis.