למה השמיים כחולים? או יותר טוב, למה האוקיינוס ​​כחול? משרד למדע וחברה

במהלך שעות השקיעה, האור העובר דרך האטמוספירה שלנו לעינינו נוטה להיות מרוכז ביותר עם תדרים אדומים וכתום של אור. ההשפעה של שקיעה אדומה הופכת בולטת יותר אם האטמוספירה מכילה יותר ויותר חלקיקים. בעוד האור הכחול מתפזר לכל הכיוונים, האור האדום מתפזר הרבה פחות ביעילות.

• הצבעים בשמים בכוכבי לכת אחרים תלויים בגזים באטמוספרות שלהם.
• השמים אינם כחולים באופן אקראי; צבעו אינו מקרי של הטבע.
• כאשר האור עובר דרך האטמוספירה, רוב אורכי הגל שלו מסוגלים פשוט לעבור ישר.
• השוואת אורך גל ספציפי לצבע מסוים היא קצת הנחה שקרית.

ג’ון טינדל, מייסד אפקט Tyndall, הסביר שהאור הכחול נוטה להתפזר פי 10 יותר מהאור האדום. זו הסיבה שלשמיים שלנו יש את הצבע הכחול המלכותי. כאשר השמש גבוהה בשמיים, זו הסיבה שהשמיים כולם כחולים. זה נראה כחול בהיר יותר ככל שאתה מסתכל רחוק יותר מהשמש, כי יש יותר אווירה לראות בכיוונים האלה.

מדוע השמיים הופכים לאדומים בשקיעה?

מכיוון שאין אווירה בחלל, האור מהשמש אינו מפוזר ואור צבעוני אינו מגיע לעיניך. ללא האטמוספירה שלנו, היינו מסתכלים למעלה כדי לראות שמיים שחורים. אפילו אטמוספירה מעט דקה יותר תשנה את השמים שלנו, ותגרום להם להיראות כחולים בהירים יותר. כשאתם מהרהרים בשמים הכחולים והצלולים, אתם עשויים לתהות בדיוק מה מייצר צבע כה יפה. השמים אינם כחולים באופן אקראי; צבעו אינו מקרי של הטבע. השמים כחולים בגלל תהליך שנקרא פיזור ריילי.

למה השמים כחולים: כל מה שאתה צריך לדעת

בספקטרום של כחול שמיים יש יותר אור בתדרים גבוהים, פחות בתדרים נמוכים, וכמות ביניים בתדרים בינוניים. הספקטרום של כתום השמיים הוא בערך הפוך מזה. כאשר עוברים מכחול לכתום, התדרים הגבוהים מתחילים בהירים, בסופו של דבר עמומים ונמצאים ביניהם. תדרי האמצע מתחילים בעוצמה בינונית, מסתיימים בעוצמה בינונית, וכנראה נמצאים בעוצמה בינונית ביניהם.

עידן הקרח הקטן שהפך את חג המולד לבן לנצח

האור שאינו מפוזר אך עושה אותו ישר דרך יעיל אינו מוזז באורך הגל. אחד מהפרופסורים שלי לאסטרונומיה הסביר שהסיבה שהשמש נראית לנו צהובה נובעת בעיקר מתגובת העיניים שלנו. ללא קשר, כאשר אור השמש מתפזר הוא נוטה להתרחק מירוק מכיוון שרובו כבר ירוק. כאשר האור הלבן מהשמש חודר לאטמוספירה של כדור הארץ, חלק גדול מאורכי הגל האדומים, הצהובים והירוקים של האור עוברים ישר דרך האטמוספירה אל עינינו. הגלים הכחולים והסגולים, לעומת זאת, הם בדיוק בגודל הנכון כדי לפגוע ולהקפיץ את מולקולות הגז באטמוספירה. זה גורם לגלים הכחולים והסגולים להיפרד משאר האור ולהתפזר לכל כיוון כדי שכולם יראו.

למה השמיים כחולים? או יותר טוב, למה האוקיינוס ​​כחול?

הפיזיקאי הבריטי זוכה פרס נובל לורד ריילי היה הראשון שאישר את האינטראקציה בשנת 1871. האנרגיה בעלת אורך הגל הקצר ביותר, קרני גמא, היא 1 × 10-5 ננומטר. אנרגיה בעלת אורך הגל הארוך ביותר, גלי רדיו AM, היא 1 × 1013 ננומטר. בין השניים נמצא הספקטרום הנראה – האור שאנו יכולים לראות – עם אורכי גל הנמדדים בין 380 ננומטר ל-780 ננומטר. אורכי גל אלו של אור תואמים לצבעים השונים שהעין האנושית קולטת.

האם השמיים כחולים בכוכבי לכת אחרים?

השמיים כחולים כי הם סופגים צבע כחול יותר, הים כחול כי הוא לא סופג צבע כחול טוב ומשקף אותו במקום. בשנת 1911, תיאוריה זו אושרה על ידי אלברט איינשטיין. חישוביו קבעו שהאור מתפזר בגלל ההרכב הספציפי של האטמוספירה הזו.

ילדים סקרנים: האם מים כחולים או שהם רק משתקפים מהשמיים?

עכשיו כשאתה יודע שלצבעי האור יש אורכי גל שונים, הגיע הזמן להתמודד עם השאלה הגדולה. יש אנשים שחושבים שהשמים כחולים כי האוקיינוס ​​מחזיר אור כחול לאטמוספירה. זה היה ג’ון וויליאם סטרוט, הברון ריילי השלישי, הידוע גם בשם לורד ריילי, שהסתכל במיוחד על האור שמפוזר על ידי חלקיקים קטנים מאוד, כמו מולקולות. לורד ריילי היה משקל כבד אינטלקטואלי, שזכה בפרס נובל בשנת 1904. אבל מוקדם יותר מזה, בשנות השבעים של המאה ה-19, הוא נתן לנו את “פיזור ריילי” המפורסם כעת, שמסביר מדוע השמיים כחולים. פיזור ריילי פועל כאשר החלקיק הוא פחות מ-3% בערך מאורך הגל של האור.

כאשר Tyndal צפה באור ממיקום ממש מול מקורו, הוא הפך לאדום. תצפיות אלו הובילו את טינדל להציע שחלקיקי אבק באטמוספירה שלנו מפנים אור כחול לכיוון עינינו, מה שמוביל אותנו לתפוס את השמיים כחולים.

כתוצאה מכך, יש יותר מולקולות חנקן וחמצן וחלקיקים אחרים שיכולים לחסום ולפזר את אור השמש הנכנס. במהלך המעבר הארוך הזה, הקרינה הנכנסת באורכי הגל הכחול והסגול הקצרים יותר מסוננת בעיקר, והשפעת אורכי גל אלו על צבע השמים פוחתת.

האם אי פעם תהיתם למה השמים כחולים? למדע יש את התשובה

כמו אנרגיה העוברת דרך האוקיינוס, גם אנרגיית האור נעה בגלים. מה שמייחד סוג אחד של אור מאחרים הוא אורך הגל שלו – או טווח אורכי הגל שלו.

תהליך זה כולל פיזור אור ממולקולות באטמוספרה. כאשר אתה רואה פריזמה מפצלת את אור השמש למרכיבים בודדים שלה, הסיבה שהאור בכלל מתפצל היא בגלל העובדה שלאור אדום יותר יש אורך גל ארוך יותר מהאור הכחול.