Svet okolo nás je plný úžasných zázrakov, no často im nevenujeme pozornosť. Obdivujúc jasnú modrú jarnú oblohu alebo žiarivé farby západu slnka, ani sa nezamýšľame nad tým, prečo obloha mení farbu so zmenou dennej doby.
Sme zvyknutí na jasnú modrú za pekného slnečného dňa a na to, že na jeseň sa obloha stáva hmlistou sivou a stráca svoje jasné farby. Ale ak sa spýtate moderného človeka na to, prečo sa to deje, potom veľká väčšina z nás, raz vyzbrojených školskými znalosťami fyziky, pravdepodobne nebude schopná odpovedať na túto jednoduchú otázku. Medzitým vo vysvetlení nie je nič zložité.
čo je farba?
Zo školského kurzu fyziky by sme mali vedieť, že rozdiely vo vnímaní farieb predmetov závisia od vlnovej dĺžky svetla. Naše oko dokáže rozlíšiť len pomerne úzky rozsah vlnového žiarenia, pričom modrá je najkratšia a červená je najdlhšia. Medzi týmito dvoma základnými farbami leží celá naša paleta vnímania farieb, vyjadrená vlnovým žiarením v rôznych rozsahoch.
Biely slnečný lúč sa v skutočnosti skladá z vĺn všetkých farebných rozsahov, čo sa dá ľahko overiť prechodom cez sklenený hranol – tento školský zážitok si určite pamätáte. Aby sme si zapamätali postupnosť meniacich sa vlnových dĺžok, t.j. sled farieb v spektre denného svetla, vymyslel vtipnú frázu o poľovníkovi, ktorú sa každý z nás naučil v škole: Každý poľovník chce vedieť atď. 
Keďže vlny červeného svetla sú najdlhšie, sú najmenej náchylné na rozptyl počas prenosu. Preto, keď potrebujete nejaký objekt vizuálne zvýrazniť, využívajú najmä červenú farbu, ktorá je za každého počasia dobre viditeľná už zďaleka.
Preto je signál na zastavenie alebo akékoľvek iné výstražné svetlo červené, nie zelené alebo modré.
Prečo sa obloha pri západe slnka sfarbí do červena?
Vo večerných hodinách pred západom slnka dopadajú slnečné lúče na zemský povrch pod uhlom, a nie priamo. Musia prekonať oveľa hrubšiu vrstvu atmosféry ako cez deň, keď je povrch zeme osvetlený priamymi lúčmi Slnka.
Atmosféra v tomto čase funguje ako farebný filter, ktorý rozptyľuje lúče takmer celého viditeľného rozsahu, okrem červených, ktoré sú najdlhšie a teda aj najodolnejšie voči rušeniu. Všetky ostatné svetelné vlny sú buď rozptýlené alebo absorbované vodnou parou a prachovými časticami prítomnými v atmosfére.
Čím nižšie klesá slnko v porovnaní s horizontom, tým hrubšiu vrstvu atmosféry musia svetelné lúče prekonať. Preto sa ich farba čoraz viac posúva smerom k červenej časti spektra. S týmto javom je spojené ľudové znamenie, ktoré hovorí, že červený západ slnka predpovedá silný vietor nasledujúci deň. 
Vietor vzniká vo vysokých vrstvách atmosféry a vo veľkej vzdialenosti od pozorovateľa. Šikmé slnečné lúče zvýrazňujú načrtnutú zónu atmosférického žiarenia, v ktorej je oveľa viac prachu a pár ako v pokojnej atmosfére. Preto pred veterným dňom vidíme obzvlášť červený, jasný západ slnka.
Prečo je obloha cez deň modrá?
Rozdiely v dĺžke svetelných vĺn vysvetľujú aj čistú modrú farbu dennej oblohy. Keď slnečné lúče dopadajú priamo na povrch zeme, vrstva atmosféry, ktorú prekonávajú, má najmenšiu hrúbku.
K rozptylu svetelných vĺn dochádza pri ich zrážke s molekulami plynu, ktoré tvoria vzduch a v tejto situácii je najstabilnejší dosah svetla s krátkou vlnovou dĺžkou, t.j. modré a fialové svetelné vlny. Za pekného bezvetrného dňa obloha nadobúda úžasnú hĺbku a modrosť. Ale prečo potom vidíme modrú a nie fialovú oblohu?
Faktom je, že bunky ľudského oka, ktoré sú zodpovedné za vnímanie farieb, vnímajú modrú oveľa lepšie ako fialovú. Fialová je však príliš blízko okraja rozsahu vnímania.
Preto vidíme oblohu ako jasne modrú, ak v atmosfére nie sú okrem molekúl vzduchu žiadne rozptylujúce zložky. Keď sa v atmosfére objaví dostatočne veľké množstvo prachu – napríklad v horúcom lete v meste – obloha akoby vybledla a stratila svoju jasnú modrú.
Šedá obloha zlého počasia
Teraz je už jasné, prečo jesenné zlé počasie a zimná kaša spôsobujú, že obloha je beznádejne sivá. Veľké množstvo vodnej pary v atmosfére vedie k rozptylu všetkých zložiek bieleho svetelného lúča bez výnimky. Svetelné lúče sú rozdrvené v najmenších kvapkách a molekulách vody, strácajú smer a miešajú sa v celom rozsahu spektra. 
Svetelné lúče sa preto dostávajú na povrch, akoby prechádzali cez obrovský difúzor. Tento jav vnímame ako sivobielu farbu oblohy. Len čo sa vlhkosť z atmosféry odstráni, obloha sa opäť zmení na jasne modrú.
Každý vie, že v závislosti od nebeského bodu, v ktorom Slnko pozorujeme, sa jeho farba môže značne líšiť. Napríklad v zenite je biely, pri západe slnka červený a niekedy dokonca karmínový. V skutočnosti je to len zdanie - nezmení sa farba nášho svietidla, ale jeho vnímanie ľudským okom. Prečo sa to deje? 
Slnečné spektrum je kombináciou siedmich základných farieb – spomeňte si na dúhu a známy výrok o lovcovi a bažantovi, ktorý určuje farebnú postupnosť: červená, žltá, zelená atď., až po fialovú. Ale v atmosfére naplnenej rôznymi typmi aerosólových suspenzií (vodná para, prachové častice) sa každá farba rozptýli inak. Napríklad fialová a modrá sú najlepšie rozptýlené a červená je horšia. Tento jav sa nazýva rozptyl slnečného svetla.
Dôvodom je, že farba je v skutočnosti elektromagnetická vlna určitej dĺžky. V súlade s tým majú rôzne vlny rôzne vlnové dĺžky. A oko ich vníma v závislosti od hrúbky atmosférického vzduchu, ktorý ho oddeľuje od zdroja svetla, teda od Slnka. V zenite sa javí ako biela, pretože slnečné lúče dopadajú na zemský povrch v pravom uhle (samozrejme sa myslí to miesto na povrchu, kde sa nachádza pozorovateľ), a hrúbka vzduchu, ktorá ovplyvňuje lom svetla. svetlo je relatívne malé. Zdá sa, že biely človek je kombináciou všetkých farieb naraz. 
Mimochodom, obloha sa javí ako modrá aj kvôli rozptylu svetla: keďže modrá, fialová a modrá farba, ktorá má najkratšie vlnové dĺžky, sa v atmosfére rozptyľuje oveľa rýchlejšie ako zvyšok spektra. Čiže prechádzajúce červené, žlté a iné lúče s dlhšími vlnovými dĺžkami, atmosférické častice vody a prachu v sebe rozptyľujú modré lúče, ktoré dávajú oblohe jej farbu.
Čím ďalej Slnko robí svoju obvyklú dennú dráhu a klesá k horizontu, tým väčšia je hrúbka vrstvy atmosféry, cez ktorú musia slnečné lúče prechádzať, a tým viac sa rozptyľujú. Červená je najodolnejšia voči rozptylu, pretože má najdlhšiu vlnovú dĺžku. Preto je len on vnímaný očami pozorovateľa, ktorý sa pozerá na zapadajúcu hviezdu. Zvyšné farby slnečného spektra sú úplne rozptýlené a absorbované aerosólovou suspenziou v atmosfére.
V dôsledku toho existuje priama závislosť rozptylu spektrálnych lúčov od hrúbky atmosférického vzduchu a hustoty suspenzie, ktorú obsahuje. Živé dôkazy o tom možno pozorovať pri globálnych emisiách látok hustejších ako vzduch, napríklad sopečného prachu, do atmosféry. Takže po roku 1883, keď došlo k slávnej erupcii sopky Krakatau, bolo na najrozmanitejších miestach planéty dlho vidieť červené západy slnka mimoriadnej jasnosti.
Za jasného slnečného dňa vyzerá obloha nad nami jasne modrá. Večer zafarbí západ slnka oblohu do červenej, ružovej a oranžovej. Prečo je teda obloha modrá a čo robí západ slnka červeným?
Akú farbu má slnko?
Samozrejme, že slnko je žlté! Všetci obyvatelia zeme budú odpovedať a obyvatelia mesiaca budú s nimi nesúhlasiť.
Zo Zeme sa Slnko javí ako žlté. Ale vo vesmíre alebo na Mesiaci by sa nám Slnko zdalo biele. Vo vesmíre nie je atmosféra, ktorá by rozptyľovala slnečné svetlo.
Na Zemi sú niektoré krátke vlnové dĺžky slnečného svetla (modré a fialové) absorbované rozptylom. Zvyšok spektra vyzerá žlto.
A vo vesmíre vyzerá obloha tmavá alebo čierna namiesto modrej. Je to dôsledok absencie atmosféry, preto sa svetlo nijako nerozptyľuje.
Ale ak sa večer pýtate na farbu slnka. Niekedy bude odpoveďou, že slnko je ČERVENÉ. Ale prečo?
Prečo je slnko pri západe slnka červené?
Keď sa Slnko pohybuje smerom k západu, slnečné svetlo musí prekonať väčšiu vzdialenosť v atmosfére, aby sa dostalo k pozorovateľovi. K našim očiam dopadá menej priameho svetla a Slnko sa zdá byť menej jasné.
Keďže slnečné svetlo musí cestovať na väčšie vzdialenosti, dochádza k väčšiemu rozptylu. Červená časť spektra slnečného žiarenia prechádza vzduchom lepšie ako modrá časť. A vidíme červené slnko. Čím nižšie Slnko klesá k horizontu, tým väčšia je vzduchová „lupa“, cez ktorú ho vidíme, a je červenšie.
Z rovnakého dôvodu sa nám zdá, že Slnko má oveľa väčší priemer ako cez deň: vzduchová vrstva hrá pre pozemského pozorovateľa úlohu lupy.
Obloha okolo zapadajúceho slnka môže byť natretá rôznymi farbami. Obloha je najkrajšia, keď vzduch obsahuje veľa malých čiastočiek prachu alebo vody. Tieto častice odrážajú svetlo vo všetkých smeroch. V tomto prípade sú rozptýlené kratšie svetelné vlny. Pozorovateľ vidí svetelné lúče dlhších vlnových dĺžok, a tak sa obloha javí ako červená, ružová alebo oranžová.
Viditeľné svetlo je forma energie, ktorá môže cestovať vesmírom. Svetlo zo slnka alebo žiarovky sa javí ako biele, aj keď je v skutočnosti zmesou všetkých farieb. Hlavné farby, ktoré tvoria bielu farbu, sú červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a fialová. Tieto farby sa neustále menia jedna v druhú, preto okrem základných farieb existuje aj veľké množstvo rôznych odtieňov. Všetky tieto farby a odtiene možno pozorovať na oblohe v podobe dúhy, ktorá sa vyskytuje v oblastiach s vysokou vlhkosťou.
Vzduch, ktorý zapĺňa celú oblohu, je zmesou drobných molekúl plynu a malých pevných častíc, ako je prach.
Slnečné lúče prichádzajúce z vesmíru sa vplyvom atmosférických plynov začínajú rozptyľovať a tento proces prebieha podľa zákona Rayleighovho rozptylu. Keď svetlo prechádza atmosférou, väčšina dlhých vlnových dĺžok optického spektra prechádza cez nezmenenú. Len malá časť červenej, oranžovej a žltej farby interaguje so vzduchom a naráža na molekuly a prach.
Keď sa svetlo zrazí s molekulami plynu, svetlo sa môže odrážať v rôznych smeroch. Niektoré farby, ako napríklad červená a oranžová, sa dostanú k pozorovateľovi priamo tým, že prejdú priamo vzduchom. Ale väčšina modrého svetla sa znova odráža od molekúl vzduchu vo všetkých smeroch. Týmto spôsobom sa modré svetlo rozptýli po oblohe a javí sa ako modré.
Avšak mnohé kratšie vlnové dĺžky svetla sú absorbované molekulami plynu. Po absorpcii sa modrá farba vyžaruje do všetkých strán. Je roztrúsená po celej oblohe. V ktoromkoľvek smere sa pozriete, časť tohto rozptýleného modrého svetla sa dostane k pozorovateľovi. Keďže modré svetlo je viditeľné všade nad hlavou, obloha vyzerá modro.
Ak sa pozriete smerom k horizontu, obloha bude mať bledší odtieň. Je to dôsledok toho, že svetlo prechádza atmosférou k pozorovateľovi na väčšiu vzdialenosť. Rozptýlené svetlo je opäť rozptýlené atmosférou a do oka pozorovateľa sa dostane menej modrej. Preto sa farba oblohy pri horizonte javí bledšia alebo dokonca úplne biela.
Prečo je vesmír čierny?
Vo vesmíre nie je vzduch. Keďže neexistujú žiadne prekážky, od ktorých by sa svetlo mohlo odrážať, svetlo sa šíri priamo. Lúče svetla sa nerozptyľujú a „obloha“ vyzerá tmavo a čierna.
Atmosféra.
Atmosféra je zmes plynov a iných látok, ktoré obklopujú Zem, vo forme tenkého, väčšinou priehľadného obalu. Atmosféru drží na mieste zemská gravitácia. Hlavnými zložkami atmosféry sú dusík (78,09 %), kyslík (20,95 %), argón (0,93 %) a oxid uhličitý (0,03 %). Atmosféra obsahuje aj malé množstvá vody (na rôznych miestach sa jej koncentrácia pohybuje od 0 % do 4 %), pevné častice, plyny neón, hélium, metán, vodík, kryptón, ozón a xenón. Veda, ktorá študuje atmosféru, sa nazýva meteorológia.
Život na Zemi by nebol možný bez prítomnosti atmosféry, ktorá dodáva kyslík, ktorý potrebujeme na dýchanie. Atmosféra navyše plní ešte jednu dôležitú funkciu – vyrovnáva teplotu na celej planéte. Ak by neexistovala atmosféra, na niektorých miestach planéty by mohlo byť sršavé teplo a inde by bolo extrémne chladno, teplotný rozsah by sa mohol pohybovať od -170 °C v noci do + 120 °C cez deň. Atmosféra nás tiež chráni pred škodlivým žiarením Slnka a vesmíru, pohlcuje ho a rozptyľuje.
Štruktúra atmosféry
Atmosféra pozostáva z rôznych vrstiev, pričom k deleniu na tieto vrstvy dochádza podľa ich teploty, molekulárneho zloženia a elektrických vlastností. Tieto vrstvy nemajú výrazné hranice, menia sa sezónne a navyše sa ich parametre menia v rôznych zemepisných šírkach.
homosféra
- Dolných 100 km vrátane troposféry, stratosféry a mezopauzy.
- Tvorí 99% hmotnosti atmosféry.
- Molekuly nie sú oddelené podľa molekulovej hmotnosti.
- Zloženie je celkom homogénne, s výnimkou niektorých malých lokálnych anomálií. Homogenita je udržiavaná neustálym miešaním, turbulenciou a turbulentnou difúziou.
- Voda je jednou z dvoch nerovnomerne rozložených zložiek. Keď vodná para stúpa, ochladzuje sa a kondenzuje a potom sa vracia na zem vo forme zrážok - snehu a dažďa. Samotná stratosféra je veľmi suchá.
- Ozón je ďalšou molekulou, ktorej distribúcia je nerovnomerná. (O ozónovej vrstve v stratosfére si prečítajte nižšie.)
heterosféra
- Rozprestiera sa nad homosférou, zahŕňa termosféru a exosféru.
- Separácia molekúl tejto vrstvy je založená na ich molekulových hmotnostiach. Ťažšie molekuly, ako je dusík a kyslík, sú sústredené v spodnej časti vrstvy. V hornej časti heterosféry dominujú tie ľahšie, hélium a vodík.
Separácia atmosféry do vrstiev v závislosti od ich elektrických vlastností.
Neutrálna atmosféra
- Menej ako 100 km.
Ionosféra
- Približne nad 100 km.
- Obsahuje elektricky nabité častice (ióny) vznikajúce absorpciou ultrafialového svetla
- Stupeň ionizácie sa mení s nadmorskou výškou.
- Rôzne vrstvy odrážajú dlhé a krátke rádiové vlny. To umožňuje rádiovým signálom šíriacim sa v priamke ohýbať sa okolo guľového povrchu zeme.
- V týchto atmosférických vrstvách sa vyskytujú polárne žiary.
- Magnetosféra je horná časť ionosféry, siahajúca do výšky asi 70 000 km, táto výška závisí od intenzity slnečného vetra. Magnetosféra nás chráni pred vysokoenergetickými nabitými časticami slnečného vetra tým, že ich drží v magnetickom poli Zeme.
Rozdelenie atmosféry na vrstvy v závislosti od ich teplôt
Výška horného okraja troposféra závisí od ročných období a zemepisnej šírky. Rozprestiera sa od zemského povrchu do výšky asi 16 km na rovníku a do výšky 9 km na severnom a južnom póle.
- Predpona „tropo“ znamená zmenu. K zmene parametrov troposféry dochádza vplyvom poveternostných podmienok – napríklad vplyvom pohybu atmosférických frontov.
- So stúpajúcou nadmorskou výškou klesá teplota. Teplý vzduch stúpa, potom sa ochladí a klesá späť na Zem. Tento proces sa nazýva konvekcia, vyskytuje sa v dôsledku pohybu vzdušných hmôt. Vetry v tejto vrstve fúkajú hlavne vertikálne.
- Táto vrstva obsahuje viac molekúl ako všetky ostatné vrstvy dohromady.
Stratosféra- siaha približne od výšky 11 km do 50 km.
- Má veľmi tenkú vrstvu vzduchu.
- Predpona "strato" sa vzťahuje na vrstvy alebo vrstvenie.
- Spodná časť stratosféry je celkom pokojná. Tryskové lietadlá často lietajú v nižšej stratosfére, aby obišli zlé počasie v troposfére.
- V hornej časti stratosféry fúka silné vetry známe ako vysokohorské tryskové prúdy. Fúkajú horizontálne rýchlosťou až 480 km/h.
- Stratosféra obsahuje „ozónovú vrstvu“ umiestnenú v nadmorskej výške približne 12 až 50 km (v závislosti od zemepisnej šírky). Hoci je koncentrácia ozónu v tejto vrstve len 8 ml/m 3 , veľmi účinne pohlcuje škodlivé ultrafialové slnečné lúče, čím chráni život na Zemi. Molekula ozónu sa skladá z troch atómov kyslíka. Molekuly kyslíka, ktoré dýchame, obsahujú dva atómy kyslíka.
- Stratosféra je veľmi chladná, jej teplota je na dne asi -55°C a s výškou stúpa. Zvýšenie teploty je spôsobené absorpciou ultrafialových lúčov kyslíkom a ozónom.
mezosféra- siaha do nadmorských výšok okolo 100 km.
Nosí obvyklú modrú farbu. V noci sčernie. Ale počas západu slnka sa vždy zmení na jasne červenú. Prečo sa to deje, z akého dôvodu sa karmínový odtieň šíri po oblohe? Možno mnohí ľudia opakovane položili túto otázku, a preto má zmysel dať na ňu vyčerpávajúcu odpoveď.
Západ slnka je podfarbený lúčmi zapadajúceho slnka, to je pre mnohých pochopiteľné. Ale prečo je červená a nie oranžová alebo iná farba?
Vlastnosti farebného spektra
Pred dosiahnutím zemského povrchu, kde ho ľudia môžu rozjímať, musí slnečné svetlo prejsť cez celý vzduchový obal planéty. Svetlo má široké spektrum, v ktorom ešte vyniknú primárne farby, odtiene dúhy. Z tohto spektra má červená najdlhšiu vlnovú dĺžku svetla, zatiaľ čo fialová má najkratšiu. Pri západe slnka sa slnečný kotúč rýchlo sfarbí do červena a približuje sa k horizontu.
Súvisiace materiály:
Naozaj slony nikdy nezabudnú?
V tomto prípade musí svetlo prekonať rastúcu hrúbku vzduchu a časť vĺn sa stratí. Najprv zmizne fialová, potom modrá, modrá. Najdlhšie vlny červenej farby pokračujú až do posledného prenikania na povrch Zeme, a preto má slnečný kotúč a halo okolo neho až do posledných chvíľ červenkasté odtiene.
Prečo je obloha cez deň modrá?
Dlhé svetelné vlny môžu preniknúť hlboko do atmosféry z toho dôvodu, že ich takmer neabsorbujú, nerozptyľujú aerosóly a suspenzie, ktoré neustále cirkulujú v atmosfére planéty. Keď je svietidlo bližšie k zenitu, nastáva iná situácia, ktorá dodáva oblohe modrosť. Modrá má kratšie vlnové dĺžky ako červená a je absorbovaná silnejšie. Ale jeho schopnosť rozptylu je 4-krát vyššia v porovnaní s červenou farbou.
Keď je slnko na svojom zenite alebo blízko neho, obloha je vždy modrá. Je to spôsobené tým, že vrstva vzduchu medzi planétou a hviezdou je v tomto okamihu malá a modré, modré vlny voľne prechádzajú. Majú veľkú schopnosť difúzie, a preto úspešne prehlušia ostatné farby a odtiene. Preto táto farba dominuje na oblohe takmer celý deň.
Súvisiace materiály:
Prečo je obloha na Mesiaci čierna?
Čo sa mení večer?
Bližšie k západu slnka sa Slnko ponáhľa k obzoru, čím nižšie klesá, tým rýchlejšie sa blíži večer. V takých časoch sa vrstva atmosféry, ktorá oddeľuje pôvodné slnečné svetlo od zemského povrchu, začína dramaticky zväčšovať v dôsledku uhla sklonu. V určitom okamihu prestane hrubnúca vrstva prepúšťať iné svetelné vlny okrem červenej a v tom momente je obloha vymaľovaná v tejto farbe. Modrá už nie je prítomná, je absorbovaná v procese prechodu cez vrstvy atmosféry.
: pri západe slnka slnko a obloha prechádzajú celou škálou odtieňov, keď jeden alebo druhý z nich prestane prechádzať atmosférou. To isté možno pozorovať aj v čase východu slnka, príčiny oboch javov sú rovnaké.
Čo sa deje pri východe slnka?
Pri východe slnka prechádzajú slnečné lúče rovnakým procesom, ale v opačnom poradí. To znamená, že prvé lúče prerazia hrúbku atmosféry pod silným uhlom, na povrch sa dostane len červené spektrum. Preto východ slnka spočiatku svitá na červeno. Potom, keď sa zmení východ slnka a uhol, začnú prechádzať vlny iných farieb - obloha sa zmení na oranžovú a potom sa zvyčajne zmení na modrú. Pozoruje sa poldenná hlboká modrá obloha a potom, k večeru, sa opäť začína meniť na karmínovú. Na jednej strane oblohy, ďaleko od Slnka, je pozorovaný modro-čierny odtieň, ale čím bližšie k zapadajúcej hviezde, tým viac červených odtieňov je možné vidieť pri horizonte, až Slnko úplne zmizne.
