Tại sao mặt trời đỏ vào lúc hoàng hôn? Tại sao mặt trời đỏ: thần thoại, điềm báo Bầu trời đen và mặt trời trắng

Một trong đặc điểm phân biệt con người là sự tò mò. Có lẽ tất cả mọi người khi còn nhỏ đã nhìn lên bầu trời và tự hỏi: “tại sao bầu trời lại có màu xanh?”. Hóa ra, câu trả lời cho những câu hỏi có vẻ đơn giản như vậy đòi hỏi một số kiến ​​​​thức trong lĩnh vực vật lý, và do đó, không phải cha mẹ nào cũng có thể giải thích chính xác cho trẻ nguyên nhân của hiện tượng này.

Hãy xem xét vấn đề này từ quan điểm khoa học.

Phạm vi bước sóng của bức xạ điện từ bao phủ gần như toàn bộ quang phổ của bức xạ điện từ, bao gồm cả bức xạ mà con người có thể nhìn thấy. Hình ảnh dưới đây cho thấy sự phụ thuộc của cường độ bức xạ mặt trời vào bước sóng của bức xạ này.

Phân tích hình ảnh này, người ta có thể lưu ý một thực tế rằng bức xạ nhìn thấy được cũng được biểu thị bằng cường độ không đồng đều đối với bức xạ có bước sóng khác nhau. Vì vậy, một phần đóng góp tương đối nhỏ cho bức xạ nhìn thấy được tạo nên màu tím và lớn nhất là màu xanh lam và xanh lục.

Tại sao bầu trời có màu xanh?

Trước hết, chúng ta dẫn đến câu hỏi này bởi thực tế là không khí là một chất khí không màu và không được phát ra ánh sáng xanh. Rõ ràng là nguyên nhân của bức xạ như vậy là ngôi sao của chúng ta.

Như bạn đã biết, ánh sáng trắng thực chất là sự kết hợp bức xạ của tất cả các màu của quang phổ khả kiến. Sử dụng lăng kính, bạn có thể phân tách rõ ràng ánh sáng thành toàn bộ dải màu. Hiệu ứng tương tự xảy ra trên bầu trời sau mưa và tạo thành cầu vồng. Khi ánh sáng mặt trời đi vào bầu khí quyển của trái đất, nó bắt đầu tán xạ, tức là bức xạ thay đổi hướng của nó. Tuy nhiên, điểm đặc biệt của thành phần không khí là khi ánh sáng đi vào nó, bức xạ có bước sóng ngắn bị tán xạ nhiều hơn bức xạ sóng dài. Do đó, có tính đến quang phổ được hiển thị trước đó, có thể thấy rằng ánh sáng đỏ và cam thực tế sẽ không thay đổi quỹ đạo của nó khi đi qua không khí, trong khi bức xạ tím và xanh lam sẽ thay đổi hướng của chúng một cách đáng chú ý. Vì lý do này, một loại ánh sáng sóng ngắn "lang thang" xuất hiện trong không khí, ánh sáng này liên tục bị tán xạ trong môi trường này. Kết quả của hiện tượng được mô tả, có vẻ như bức xạ sóng ngắn của quang phổ khả kiến ​​(tím, lam, lam) được phát ra tại mọi điểm trên bầu trời.

Một thực tế nổi tiếng về nhận thức bức xạ là mắt người chỉ có thể bắt, nhìn thấy bức xạ nếu nó chiếu trực tiếp vào mắt. Sau đó, nhìn lên bầu trời, rất có thể bạn sẽ thấy các sắc thái của bức xạ khả kiến ​​đó, bước sóng của nó là nhỏ nhất, vì nó tán xạ tốt nhất trong không khí.

Tại sao bạn không nhìn thấy màu đỏ rõ rệt khi nhìn vào Mặt trời? Đầu tiên, một người khó có thể kiểm tra cẩn thận Mặt trời, vì bức xạ cường độ cao có thể làm hỏng cơ quan thị giác. Thứ hai, mặc dù có sự tồn tại của hiện tượng tán xạ ánh sáng trong không khí, tuy nhiên, phần lớn ánh sáng do Mặt trời phát ra đến bề mặt Trái đất mà không bị tán xạ. Do đó, tất cả các màu của phổ bức xạ nhìn thấy được kết hợp với nhau, tạo thành ánh sáng có màu trắng rõ rệt hơn.

Chúng ta hãy trở lại với ánh sáng tán xạ trong không khí, màu của nó, như chúng ta đã xác định, phải có bước sóng nhỏ nhất. Trong số các bức xạ nhìn thấy, màu tím có bước sóng ngắn nhất, tiếp theo là màu lam và có bước sóng dài hơn một chút. Màu xanh. Có tính đến cường độ không đồng đều của bức xạ mặt trời, rõ ràng là sự đóng góp của màu tím là không đáng kể. Do đó, phần đóng góp lớn nhất cho bức xạ tán xạ trong không khí là màu lam, tiếp theo là màu lam.

Tại sao hoàng hôn có màu đỏ?

Trong trường hợp Mặt trời khuất sau đường chân trời, chúng ta có thể quan sát bức xạ sóng dài tương tự có màu đỏ cam. Trong trường hợp này, ánh sáng từ Mặt trời phải truyền đi một khoảng cách lớn hơn đáng kể trong bầu khí quyển của Trái đất trước khi đến được mắt người quan sát. Ở nơi bức xạ của Mặt trời bắt đầu tương tác với bầu khí quyển, màu xanh lam và xanh lam được thể hiện rõ nhất. Tuy nhiên, với khoảng cách, bức xạ sóng ngắn mất đi cường độ của nó, vì nó bị phân tán đáng kể trên đường đi. Trong khi bức xạ sóng dài thực hiện xuất sắc việc vượt qua những khoảng cách lớn như vậy. Đây là lý do tại sao Mặt trời có màu đỏ vào lúc hoàng hôn.

Như đã đề cập trước đó, mặc dù bức xạ sóng dài bị tán xạ yếu trong không khí, nhưng vẫn có sự tán xạ. Do đó, khi ở đường chân trời, Mặt trời phát ra ánh sáng, từ đó chỉ có bức xạ màu đỏ cam đến được người quan sát, ánh sáng này có thời gian tiêu tan phần nào trong bầu khí quyển, tạo thành ánh sáng "đi lạc" đã đề cập trước đó. Cái sau vẽ bầu trời với các sắc thái loang lổ của màu đỏ và cam.

Tại sao mây có màu trắng?

Nói về các đám mây, chúng ta biết rằng chúng được tạo thành từ các giọt chất lỏng siêu nhỏ tán xạ ánh sáng khả kiến ​​hầu như đồng đều, bất kể bước sóng của bức xạ. Sau đó, ánh sáng tán xạ, hướng theo mọi hướng từ giọt, lại bị tán xạ trên các giọt khác. Trong trường hợp này, sự kết hợp của bức xạ của tất cả các bước sóng được bảo toàn và các đám mây "phát sáng" (phản chiếu) có màu trắng.

Nếu thời tiết nhiều mây, thì bức xạ mặt trời đến bề mặt Trái đất với một lượng không đáng kể. Trong trường hợp các đám mây lớn, hoặc một số lượng lớn chúng, một phần nhỏ ánh sáng mặt trờiđược hấp thụ, bởi vì bầu trời mờ đi và có màu xám.

Mặc dù tiến bộ khoa học và truy cập miễn phí vào nhiều nguồn thông tin, người hiếm có thể trả lời chính xác câu hỏi tại sao bầu trời có màu xanh.

Tại sao bầu trời có màu xanh vào ban ngày?

Ánh sáng trắng - cụ thể là nó phát ra từ Mặt trời - bao gồm bảy phần của quang phổ màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím. Vần đếm được biết đến từ trường học - "Mọi thợ săn đều muốn biết con gà lôi ngồi ở đâu" - chỉ xác định màu sắc của quang phổ này bằng các chữ cái đầu tiên của mỗi từ. Mỗi màu có bước sóng ánh sáng riêng: dài nhất cho màu đỏ và ngắn nhất cho màu tím.

Bầu trời (khí quyển) quen thuộc với chúng ta bao gồm các vi hạt rắn, những giọt nước nhỏ và các phân tử khí. Theo thời gian, đã có một số quan niệm sai lầm khi cố gắng giải thích tại sao bầu trời có màu xanh:

• bầu khí quyển, bao gồm các hạt nước nhỏ nhất và các phân tử của các loại khí khác nhau, truyền tốt các tia quang phổ màu xanh lam và không cho phép các tia quang phổ đỏ chạm vào Trái đất;
• các hạt rắn nhỏ - ví dụ như bụi - lơ lửng trong không khí ít phân tán sóng xanh lam và tím nhất, và nhờ đó chúng có thể tiếp cận bề mặt Trái đất, không giống như các màu khác của quang phổ.

Những giả thuyết này được nhiều nhà khoa học nổi tiếng ủng hộ, nhưng các nghiên cứu của nhà vật lý người Anh John Rayleigh đã chỉ ra rằng nguyên nhân chính gây ra tán xạ ánh sáng không phải là các hạt rắn. Chính các phân tử khí trong khí quyển đã phân tách ánh sáng thành các thành phần màu. Một tia nắng trắng, va chạm với một hạt khí trên bầu trời, tán xạ (tán xạ) theo các hướng khác nhau.

Khi va chạm với một phân tử khí, từng thành phần bảy màu của ánh sáng trắng bị tán xạ. Trong trường hợp này, ánh sáng có bước sóng dài hơn (thành phần màu đỏ của quang phổ, bao gồm cả màu cam và màu vàng) bị tán xạ kém hơn ánh sáng có sóng ngắn (thành phần màu xanh lam của quang phổ). Do đó, sau khi tán xạ, các màu quang phổ xanh vẫn còn trong không khí nhiều hơn tám lần so với màu đỏ.

Mặc dù màu tím có bước sóng ngắn nhất, nhưng bầu trời vẫn có màu xanh lam do sự pha trộn giữa các bước sóng màu tím và màu lục. Ngoài ra, mắt của chúng ta cảm nhận màu xanh lam tốt hơn màu tím, với cùng độ sáng của cả hai. Chính những sự thật này quyết định bảng màu bầu trời: bầu khí quyển tràn ngập những tia màu xanh lam theo đúng nghĩa đen.

Tại sao hoàng hôn lại có màu đỏ?

Tuy nhiên, bầu trời không phải lúc nào cũng trong xanh. Câu hỏi đặt ra một cách tự nhiên: nếu chúng ta nhìn thấy bầu trời xanh cả ngày, tại sao hoàng hôn lại có màu đỏ? Ở trên, chúng tôi thấy rằng màu đỏ ít bị phân tán nhất bởi các phân tử khí. Trong hoàng hôn, Mặt trời tiến đến đường chân trời và tia nắng chiếu xuống bề mặt Trái đất không theo phương thẳng đứng như ban ngày mà theo một góc.

Do đó, quãng đường mà nó đi qua bầu khí quyển dài hơn nhiều so với quãng đường nó đi vào ban ngày khi Mặt trời lên cao. Do đó, quang phổ xanh lam bị hấp thụ trong một lớp khí quyển dày, không đến được Trái đất. Và các sóng ánh sáng dài hơn của quang phổ đỏ-vàng chạm tới bề mặt Trái đất, tô màu bầu trời và các đám mây bằng màu đỏ và vàng đặc trưng của hoàng hôn.

Tại sao mây có màu trắng?

Hãy chạm vào chủ đề của những đám mây. Tại sao có những đám mây trắng trên bầu trời xanh? Đầu tiên, hãy nhớ cách chúng được hình thành. không khí ẩm ướt, chứa hơi vô hình, nóng lên trên bề mặt trái đất, tăng lên và giãn ra do áp suất không khí ở phía trên thấp hơn. Khi nó mở rộng, không khí nguội đi. Khi đến nhiệt độ nhất định hơi nước ngưng tụ xung quanh bụi trong khí quyển và các chất rắn lơ lửng khác để tạo thành những giọt nước nhỏ kết hợp với nhau để tạo thành một đám mây.

Mặc dù có kích thước tương đối nhỏ, các hạt nước lớn hơn nhiều so với các phân tử khí. Và nếu khi gặp các phân tử không khí, tia nắng mặt trời bị tán xạ, thì khi gặp những giọt nước, ánh sáng sẽ bị phản xạ khỏi chúng. Đồng thời, tia nắng ban đầu màu trắng không thay đổi màu sắc và đồng thời "màu" trong màu trắng phân tử đám mây.

Có vẻ như ở trường, mọi học sinh siêng năng và không siêng năng đều biết quang phổ bị phân hủy thành những màu gì, mỗi màu đại diện cho điều gì. Tuy nhiên, cho dù một đứa trẻ học tập chăm chỉ đến đâu, nó sẽ không bao giờ được trả lời những câu hỏi chính đã khiến tâm trí bồn chồn của nó đau đầu ngay từ đầu. thời thơ ấu: tại sao bầu trời xanh và tại sao hoàng hôn đỏ?

Nếu bạn lao sâu một chút vào vật lý, bạn có thể thấy rằng quang phổ màu đỏ có sự tán xạ kém nhất. Đó là lý do tại sao, để có thể nhìn thấy ánh sáng của một vật thể từ xa, chúng có màu đỏ. Chưa hết, tại sao hoàng hôn lại có màu đỏ mà không phải màu xanh lam hay xanh lục?

Hãy thử suy nghĩ một cách logic. Khi mặt trời ở ngay đường chân trời, các tia sáng của nó phải xuyên qua một lớp khí quyển lớn hơn nhiều so với khi mặt trời ở thiên đỉnh. Do độ tán xạ thấp, màu đỏ đi qua lớp khí quyển này gần như không bị cản trở và tất cả các màu khác của quang phổ bị tán xạ rất mạnh, xuyên qua độ dày của không gian Trái đất, đến mức chúng thực sự không thể nhìn thấy được. Đó là lý do tại sao hoàng hôn có màu đỏ!

Từ đó, chúng ta có thể kết luận rằng hoàng hôn càng đỏ thì lớp khí quyển giữa mặt trời và mắt chúng ta càng lớn. Ngoài ra, để hoàng hôn đỏ hơn, thậm chí là đỏ thẫm, bạn chỉ cần phủi bụi và làm ô nhiễm không khí, khi đó các màu khác ngoài màu đỏ sẽ càng phân tán nhiều hơn.

Thế giới xung quanh chúng ta đầy những điều kỳ diệu đáng kinh ngạc, nhưng chúng ta thường không chú ý đến chúng. Ngắm nhìn bầu trời trong xanh của mùa xuân hay sắc màu rực rỡ của buổi hoàng hôn, chúng ta không khỏi nghĩ tại sao bầu trời lại đổi màu theo sự thay đổi của thời gian trong ngày.


Chúng ta đã quen với màu xanh tươi sáng vào một ngày nắng đẹp và thực tế là vào mùa thu, bầu trời trở nên xám xịt, mất đi vẻ tươi sáng. màu sáng. Nhưng nếu bạn hỏi người đàn ông hiện đại về lý do tại sao điều này xảy ra, đại đa số chúng ta, một khi được trang bị kiến ​​​​thức vật lý ở trường, khó có thể trả lời câu hỏi đơn giản này. Trong khi đó, không có gì phức tạp trong lời giải thích.

Màu sắc là gì?

Từ khóa học Trong vật lý, chúng ta nên biết rằng sự khác biệt trong nhận thức về màu sắc của vật thể phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Mắt chúng ta chỉ có thể phân biệt được một dải bức xạ sóng khá hẹp, với màu xanh lam là ngắn nhất và đỏ là dài nhất. Giữa hai màu cơ bản này là toàn bộ bảng cảm nhận màu sắc của chúng ta, được thể hiện bằng bức xạ sóng trong các phạm vi khác nhau.

Một tia nắng trắng thực sự bao gồm các sóng thuộc mọi dải màu, rất dễ xác minh bằng cách cho nó đi qua một lăng kính thủy tinh - bạn có thể nhớ trải nghiệm ở trường này. Để ghi nhớ trình tự thay đổi bước sóng, tức là chuỗi màu sắc trong quang phổ của ánh sáng ban ngày, đã phát minh ra một cụm từ hài hước về một người thợ săn mà mỗi chúng ta đã học ở trường: Mỗi Thợ săn đều muốn biết, v.v.


Vì sóng ánh sáng đỏ dài nhất nên chúng ít bị tán xạ nhất trong quá trình truyền. Do đó, khi bạn cần làm nổi bật một đối tượng một cách trực quan, chúng chủ yếu sử dụng màu đỏ, có thể nhìn thấy rõ ràng từ xa trong bất kỳ thời tiết nào.

Do đó, tín hiệu dừng hoặc bất kỳ đèn cảnh báo nào khác có màu đỏ, không phải xanh lục hoặc xanh dương.

Tại sao bầu trời chuyển sang màu đỏ vào lúc hoàng hôn?

Vào buổi tối trước khi mặt trời lặn, các tia nắng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất theo một góc chứ không phải trực tiếp. Họ phải vượt qua một lớp khí quyển dày hơn nhiều so với trong ban ngày khi bề mặt trái đất được chiếu sáng bởi các tia trực tiếp của mặt trời.

Tại thời điểm này, bầu khí quyển hoạt động như một bộ lọc màu phân tán các tia gần như toàn bộ phạm vi nhìn thấy được, ngoại trừ các tia màu đỏ, dài nhất và do đó có khả năng chống nhiễu tốt nhất. Tất cả các sóng ánh sáng khác hoặc bị tán xạ hoặc bị hấp thụ bởi hơi nước và các hạt bụi có trong khí quyển.

Mặt trời lặn càng thấp so với đường chân trời, thì các tia sáng phải vượt qua lớp khí quyển càng dày. Do đó, màu sắc của chúng ngày càng chuyển sang phần màu đỏ của quang phổ. Hiện tượng này có liên quan điềm dân gian, nói rằng hoàng hôn đỏ báo trước gió mạnh ngày hôm sau.


Gió bắt nguồn từ các tầng cao của khí quyển và ở khoảng cách rất xa so với người quan sát. Các tia mặt trời chiếu xiên làm nổi bật vùng bức xạ khí quyển được phác thảo, trong đó có nhiều bụi và hơi hơn so với trong bầu không khí yên tĩnh. Do đó, trước một ngày nhiều gió, chúng ta thấy hoàng hôn rực rỡ, đặc biệt đỏ.

Tại sao bầu trời có màu xanh vào ban ngày?

Sự khác biệt về độ dài của sóng ánh sáng cũng giải thích màu xanh thuần khiết của bầu trời ban ngày. Khi ngã tia nắng mặt trời trực tiếp trên bề mặt trái đất, lớp khí quyển mà chúng vượt qua có độ dày nhỏ nhất.

Sự tán xạ của sóng ánh sáng xảy ra khi chúng va chạm với các phân tử khí tạo nên không khí và trong tình huống này, dải ánh sáng có bước sóng ngắn là ổn định nhất, tức là sóng ánh sáng xanh và tím. Vào một ngày đẹp trời không có gió, bầu trời có được độ sâu và màu xanh đáng kinh ngạc. Nhưng tại sao sau đó chúng ta nhìn thấy bầu trời màu xanh chứ không phải màu tím?

Thực tế là các tế bào của mắt người, chịu trách nhiệm nhận biết màu sắc, cảm nhận màu xanh lam tốt hơn nhiều so với màu tím. Tuy nhiên, màu tím quá gần với rìa của phạm vi nhận thức.

Đó là lý do tại sao chúng ta thấy bầu trời có màu xanh sáng nếu không có các thành phần tán xạ trong khí quyển, ngoại trừ các phân tử không khí. Khi có đủ trong bầu không khí một số lượng lớn bụi - ví dụ như trong một mùa hè nóng bức ở thành phố - bầu trời như mờ đi, mất đi màu xanh trong sáng.

Bầu trời xám xịt của thời tiết xấu

Giờ thì đã rõ tại sao thời tiết xấu mùa thu và sương mù mùa đông khiến bầu trời trở nên xám xịt vô vọng. Một lượng lớn hơi nước trong khí quyển dẫn đến sự phân tán tất cả các thành phần của chùm ánh sáng trắng mà không có ngoại lệ. Các tia sáng bị nghiền nát trong các giọt nước và phân tử nước nhỏ nhất, mất phương hướng và trộn lẫn trên toàn bộ dải quang phổ.


Do đó, các tia sáng chiếu tới bề mặt, như thể đi qua một bộ khuếch tán khổng lồ. Chúng tôi cảm nhận hiện tượng này như một màu trắng xám của bầu trời. Ngay sau khi độ ẩm được loại bỏ khỏi bầu khí quyển, bầu trời sẽ trở lại trong xanh tươi sáng.

16140 0

Vào một ngày nắng đẹp, bầu trời có vẻ trong xanh.

Vào buổi tối, khi mặt trời lặn, bầu trời chuyển sang màu đỏ, hồng và cam.

Tại sao bầu trời có màu xanh? Điều gì biến hoàng hôn thành màu đỏ?

Để trả lời những câu hỏi này, chúng ta phải nghiên cứu ánh sáng và bầu khí quyển của trái đất.

Khí quyển

Ngoài ra, với một lượng nhỏ, còn có các loại khí và hạt rắn nhỏ khác: hạt bụi, bồ hóng, phấn hoa và muối từ đại dương.
Thành phần của bầu khí quyển thay đổi theo vị trí, thời tiết và những thứ khác.

Ví dụ, có thể có nhiều nước hơn trong không khí sau một cơn bão hoặc ở gần đại dương. Núi lửa có thể giải phóng một lượng lớn tro vào khí quyển. Ô nhiễm có thể thêm nhiều loại khí và bồ hóng. Bầu khí quyển bị ép chặt vào toàn bộ bề mặt Trái đất. Dần dần, nó trở nên mỏng hơn nếu bạn càng lên cao. Không có ranh giới rõ ràng giữa khí quyển và không gian.

sóng ánh sáng

Sóng điện từ di chuyển trong không gian với tốc độ gần 300.000 km/h. Đây được gọi là tốc độ ánh sáng.

màu sáng

Màu sắc liên tục được trộn lẫn thành một. Ở một đầu của quang phổ có màu đỏ và màu cam. Chúng dần chuyển sang màu vàng, lục, lam, lam và tím. Màu sắc có bước sóng, tần số và năng lượng khác nhau. Màu đỏ tía có bước sóng ngắn nhất trong vùng quang phổ khả kiến. Điều này có nghĩa là nó có tần số và năng lượng cao nhất.

Với màu đỏ thì ngược lại: tần số và năng lượng là thấp nhất, nhưng bước sóng là dài nhất.

ánh sáng trong không khí

Các hạt bụi và giọt nước lớn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng khả kiến. Ánh sáng khi va chạm với các hạt này sẽ bị phản xạ và thay đổi quỹ đạo chuyển động. Màu sắc khác nhauánh sáng được phản xạ như nhau từ các hạt. Ánh sáng phản xạ vẫn có màu trắng vì nó tiếp tục chứa tất cả các màu ở dạng hỗn hợp.

Các phân tử khí nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng khả kiến. Khi ánh sáng va chạm với chúng, bất cứ điều gì cũng có thể xảy ra. Ví dụ, nó có thể được hấp thụ bởi các phân tử. Và sau đó họ sẽ bắt đầu tỏa ra nó, nhưng theo một hướng khác. Tất cả các màu đều được hấp thụ, nhưng màu xanh làm cho nó mạnh hơn tất cả các màu khác. Quá trình này được gọi là "tán xạ Rayleigh" (theo tên của nhà vật lý người Anh Lord Rayleigh, người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng này vào năm 1870).

Tại sao bầu trời có màu xanh?

Ở phía chân trời, màu sắc của bầu trời không quá bão hòa, điều này là do anh ta phải đi qua một lượng không khí lớn hơn.

Bầu trời đen và mặt trời trắng

Tại sao hoàng hôn có màu đỏ?

Xung quanh mặt trời lặn, bầu trời có thể mang những màu sắc khác nhau.

Nó trông đặc biệt ngoạn mục khi nhiều hạt nhỏ lơ lửng trên bầu trời. Chúng phản chiếu ánh sáng theo các hướng khác nhau và bầu trời chuyển sang màu đỏ, cam và hồng.