Δημοτικό δημοσιονομικό εκπαιδευτικό ίδρυμα
"Γυμνάσιο Kislovskaya" περιοχή Τομσκ
Ερευνα
Θέμα: "Γιατί το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο..."
(Διασπορά φωτός)
Οι εργασίες ολοκληρώθηκαν: ,
μαθητής της τάξης 5Α
Επόπτης;
καθηγητής χημείας
1. Εισαγωγή ………………………………………………………………………… 3
2. Κύριο μέρος…………………………………………………………4
3. Τι είναι το φως………………………………………………………….. 4
Αντικείμενο μελέτης– ηλιοβασίλεμα και ουρανός.
Ερευνητικές υποθέσεις:
Ο ήλιος έχει ακτίνες που χρωματίζουν τον ουρανό σε διαφορετικά χρώματα.
Το κόκκινο χρώμα μπορεί να ληφθεί σε εργαστηριακές συνθήκες.
Η συνάφεια του θέματός μου έγκειται στο γεγονός ότι θα είναι ενδιαφέρον και χρήσιμο για τους ακροατές επειδή πολλοί άνθρωποι κοιτάζουν τον καταγάλανο ουρανό και τον θαυμάζουν, και λίγοι γνωρίζουν γιατί είναι τόσο μπλε κατά τη διάρκεια της ημέρας και κόκκινο το ηλιοβασίλεμα και τι το δίνει αυτό είναι το χρώμα του.
2. Κύριο μέρος
Με την πρώτη ματιά, αυτή η ερώτηση φαίνεται απλή, αλλά στην πραγματικότητα επηρεάζει βαθιές πτυχές της διάθλασης του φωτός στην ατμόσφαιρα. Για να καταλάβετε την απάντηση σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει να έχετε μια ιδέα για το τι είναι το φως..jpg" align="left" height="1 src=">
Τι είναι το φως;
Το φως του ήλιου είναι ενέργεια. Η θερμότητα των ακτίνων του ήλιου, που εστιάζεται από τον φακό, μετατρέπεται σε φωτιά. Το φως και η θερμότητα αντανακλώνται από τις λευκές επιφάνειες και απορροφώνται από τις μαύρες. Αυτός είναι ο λόγος που τα λευκά ρούχα είναι πιο δροσερά από τα μαύρα.
Ποια είναι η φύση του φωτός; Ο πρώτος άνθρωπος που προσπάθησε σοβαρά να μελετήσει το φως ήταν ο Ισαάκ Νεύτων. Πίστευε ότι το φως αποτελείται από σωματίδια που εκτοξεύονται σαν σφαίρες. Αλλά ορισμένα χαρακτηριστικά του φωτός δεν μπορούσαν να εξηγηθούν από αυτή τη θεωρία.
Ένας άλλος επιστήμονας, ο Huygens, πρότεινε μια διαφορετική εξήγηση για τη φύση του φωτός. Ανέπτυξε την «κυματική» θεωρία του φωτός. Πίστευε ότι το φως σχηματίζει παλμούς, ή κύματα, με τον ίδιο τρόπο που μια πέτρα που ρίχνεται σε μια λίμνη δημιουργεί κύματα.
Ποιες απόψεις έχουν οι επιστήμονες σήμερα για την προέλευση του φωτός; Τώρα πιστεύεται ότι τα κύματα φωτός έχουν τα χαρακτηριστικά τόσο των σωματιδίων όσο και των κυμάτων ταυτόχρονα. Πειράματα διεξάγονται για να επιβεβαιωθούν και οι δύο θεωρίες.
Το φως αποτελείται από φωτόνια, αβαρή σωματίδια χωρίς μάζα που ταξιδεύουν με ταχύτητες περίπου 300.000 km/s και έχουν τις ιδιότητες των κυμάτων. Η συχνότητα κύματος του φωτός καθορίζει το χρώμα του. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ταλάντωσης, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος. Κάθε χρώμα έχει τη δική του συχνότητα δόνησης και μήκος κύματος. Το λευκό ηλιακό φως αποτελείται από πολλά χρώματα που φαίνονται όταν διαθλάται μέσα από ένα γυάλινο πρίσμα.
1. Ένα πρίσμα αποσυνθέτει το φως.
2. Το λευκό φως είναι πολύπλοκο.
Αν κοιτάξετε προσεκτικά τη διέλευση του φωτός μέσα από ένα τριγωνικό πρίσμα, μπορείτε να δείτε ότι η αποσύνθεση του λευκού φωτός ξεκινά μόλις το φως περάσει από τον αέρα στο γυαλί. Αντί για γυαλί, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε άλλα υλικά που είναι διαφανή στο φως.
Είναι αξιοσημείωτο ότι αυτό το πείραμα έχει επιβιώσει σε αιώνες και η μεθοδολογία του εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε εργαστήρια χωρίς σημαντικές αλλαγές.
διασπορά (λατ.) – διασπορά, διασπορά - διασπορά
Ι. Πειράματα Νεύτωνα στη διασπορά.
Ο Ι. Νεύτων ήταν ο πρώτος που μελέτησε το φαινόμενο της διασποράς του φωτός και θεωρείται ένα από τα σημαντικότερα επιστημονικά του επιτεύγματα. Δεν είναι τυχαίο ότι στην ταφόπλακά του, που ανεγέρθηκε το 1731 και διακοσμήθηκε με φιγούρες νεαρών ανδρών που κρατούν στα χέρια τους τα εμβλήματα των πιο σημαντικών ανακαλύψεών του, μια φιγούρα κρατά ένα πρίσμα και η επιγραφή στο μνημείο περιέχει τις λέξεις: « Ερεύνησε τη διαφορά στις ακτίνες φωτός και τις διάφορες ιδιότητες που εμφανίζονταν ταυτόχρονα, κάτι που κανείς δεν υποψιαζόταν πριν». Η τελευταία δήλωση δεν είναι απολύτως ακριβής. Η διασπορά ήταν γνωστή νωρίτερα, αλλά δεν έχει μελετηθεί λεπτομερώς. Ενώ βελτίωνε τα τηλεσκόπια, ο Νεύτων παρατήρησε ότι η εικόνα που παρήγαγε ο φακός ήταν έγχρωμη στις άκρες. Εξετάζοντας άκρες που χρωματίζονται με διάθλαση, ο Νεύτων έκανε τις ανακαλύψεις του στον τομέα της οπτικής.
Ορατό φάσμα
Όταν μια λευκή δέσμη αποσυντίθεται σε ένα πρίσμα, σχηματίζεται ένα φάσμα στο οποίο η ακτινοβολία διαφορετικών μηκών κύματος διαθλάται σε διαφορετικές γωνίες. Τα χρώματα που περιλαμβάνονται στο φάσμα, δηλαδή εκείνα τα χρώματα που μπορούν να παραχθούν από φωτεινά κύματα ενός μήκους κύματος (ή πολύ στενού εύρους), ονομάζονται φασματικά χρώματα. Τα κύρια φασματικά χρώματα (τα οποία έχουν τα δικά τους ονόματα), καθώς και τα χαρακτηριστικά εκπομπής αυτών των χρωμάτων, παρουσιάζονται στον πίνακα:
Κάθε «χρώμα» στο φάσμα πρέπει να ταιριάζει με ένα φωτεινό κύμα συγκεκριμένου μήκους
Η απλούστερη ιδέα του φάσματος μπορεί να ληφθεί κοιτάζοντας ένα ουράνιο τόξο. Το λευκό φως, που διαθλάται σε σταγονίδια νερού, σχηματίζει ένα ουράνιο τόξο, καθώς αποτελείται από πολλές ακτίνες όλων των χρωμάτων, και διαθλώνται διαφορετικά: το κόκκινο είναι το πιο αδύναμο, το μπλε και το βιολετί είναι οι ισχυρότερες. Οι αστρονόμοι μελετούν τα φάσματα του Ήλιου, των αστεριών, των πλανητών και των κομητών, καθώς πολλά μπορούν να μάθουν από τα φάσματα.
Άζωτο" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">άζωτο. Το κόκκινο και το μπλε φως αλληλεπιδρούν διαφορετικά με το οξυγόνο. Επειδή το μήκος κύματος του μπλε αντιστοιχεί περίπου στο μέγεθος ενός ατόμου οξυγόνου και λόγω αυτού του μπλε φωτός διασκορπίζεται από το οξυγόνο σε διαφορετικές κατευθύνσεις, ενώ το κόκκινο φως περνά εύκολα από το ατμοσφαιρικό στρώμα. Στην πραγματικότητα, το ιώδες φως διασκορπίζεται ακόμη περισσότερο στην ατμόσφαιρα, αλλά το ανθρώπινο μάτι είναι λιγότερο ευαίσθητο σε αυτό παρά στο μπλε φως. Το αποτέλεσμα είναι ότι το μάτι ένα άτομο πιάνεται από όλες τις πλευρές από το μπλε φως που διασκορπίζεται από το οξυγόνο, το οποίο κάνει τον ουρανό να μας φαίνεται μπλε.
Χωρίς ατμόσφαιρα στη Γη, ο Ήλιος θα μας φαινόταν σαν ένα φωτεινό λευκό αστέρι και ο ουρανός θα ήταν μαύρος.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Ασυνήθιστα φαινόμενα
https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt="Aurora" align="left" width="140" height="217 src=">!} Σέλας Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι θαύμαζαν τη μαγευτική εικόνα των σέλας και αναρωτιόντουσαν για την προέλευσή τους. Μία από τις παλαιότερες αναφορές για σέλας βρίσκεται στον Αριστοτέλη. Στη «Μετεωρολογία» του, που γράφτηκε πριν από 2300 χρόνια, μπορείτε να διαβάσετε: «Μερικές φορές σε καθαρές νύχτες παρατηρούνται πολλά φαινόμενα στον ουρανό - κενά, κενά, κόκκινο-κόκκινο χρώμα...
Φαίνεται σαν να καίει φωτιά».
Γιατί μια καθαρή δέσμη κυματίζει τη νύχτα;
Ποια λεπτή φλόγα απλώνεται στο στερέωμα;
Σαν κεραυνός χωρίς απειλητικά σύννεφα
Να προσπαθείς από το έδαφος στο ζενίθ;
Πώς μπορεί να είναι ότι μια παγωμένη μπάλα
Υπήρξε φωτιά στη μέση του χειμώνα;
Τι είναι το σέλας; Πώς σχηματίζεται;
Απάντηση. Το σέλας είναι μια φωτεινή λάμψη που προκύπτει από την αλληλεπίδραση φορτισμένων σωματιδίων (ηλεκτρόνια και πρωτόνια) που πετούν από τον Ήλιο με άτομα και μόρια της ατμόσφαιρας της γης. Η εμφάνιση αυτών των φορτισμένων σωματιδίων σε ορισμένες περιοχές της ατμόσφαιρας και σε ορισμένα υψόμετρα είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του ηλιακού ανέμου με το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Aerosol" href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">σκέδαση σκόνης και υγρασίας από αεροζόλ, αυτές είναι η κύρια αιτία της αποσύνθεσης του ηλιακού χρώματος (διασπορά). Στη θέση ζενίθ, η συχνότητα εμφάνισης του Η ακτίνα του ήλιου στα συστατικά αερολύματος του αέρα εμφανίζεται σχεδόν σε ορθή γωνία, το στρώμα τους μεταξύ των ματιών του παρατηρητή και του ήλιου είναι ασήμαντο. Όσο χαμηλότερα κατεβαίνει ο ήλιος στον ορίζοντα, τόσο μεγαλύτερο είναι το πάχος του στρώματος του ατμοσφαιρικού αέρα και η ποσότητα Οι ακτίνες του ήλιου, σε σχέση με τον παρατηρητή, αλλάζουν τη γωνία πρόσπτωσης στα αιωρούμενα σωματίδια και στη συνέχεια παρατηρείται η διασπορά του ηλιακού φωτός. Έτσι, όπως προαναφέρθηκε, το ηλιακό φως αποτελείται από επτά βασικά χρώματα. Κάθε χρώμα , όπως ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, έχει το δικό του μήκος και την ικανότητα να διασκορπίζεται στην ατμόσφαιρα. Τα βασικά χρώματα του φάσματος είναι διατεταγμένα σε μια κλίμακα, από το κόκκινο έως το βιολετί. Το κόκκινο χρώμα έχει τη μικρότερη ικανότητα διασποράς (και επομένως απορροφούν) στην ατμόσφαιρα Με το φαινόμενο της διασποράς, όλα τα χρώματα που ακολουθούν το κόκκινο στην κλίμακα διασκορπίζονται από τα συστατικά του εναιωρήματος αερολύματος και απορροφώνται από αυτά. Ο παρατηρητής βλέπει μόνο κόκκινο χρώμα. Αυτό σημαίνει ότι όσο πιο παχύ είναι το στρώμα του ατμοσφαιρικού αέρα, όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα της αιωρούμενης ύλης, τόσο περισσότερες ακτίνες του φάσματος θα διασκορπίζονται και θα απορροφώνται. Ένα πολύ γνωστό φυσικό φαινόμενο: μετά την ισχυρή έκρηξη του ηφαιστείου Κρακατόα το 1883, ασυνήθιστα φωτεινά, κόκκινα ηλιοβασιλέματα παρατηρήθηκαν σε διάφορα σημεία του πλανήτη για αρκετά χρόνια. Αυτό εξηγείται από την ισχυρή απελευθέρωση ηφαιστειακής σκόνης στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια της έκρηξης.
Νομίζω ότι η έρευνά μου δεν θα τελειώσει εδώ. Έχω ακόμα ερωτήσεις. Θέλω να ξέρω:
Τι συμβαίνει όταν οι ακτίνες φωτός περνούν μέσα από διάφορα υγρά και διαλύματα;
Πώς αντανακλάται και απορροφάται το φως.
Έχοντας ολοκληρώσει αυτή την εργασία, πείστηκα πόσο εκπληκτικό και χρήσιμο για πρακτικές δραστηριότητες μπορεί να περιέχεται στο φαινόμενο της διάθλασης του φωτός. Ήταν αυτό που μου επέτρεψε να καταλάβω γιατί το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο.
Βιβλιογραφία
1. , Φυσική. Χημεία. 5-6 τάξεις Σχολικό βιβλίο. Μ.: Bustard, 2009, σελ.106
2. Φαινόμενα χάλυβα Δαμασκηνού στη φύση. Μ.: Εκπαίδευση, 1974, 143 σελ.
3. «Ποιος φτιάχνει το ουράνιο τόξο;» – Kvant 1988, Νο. 6, σελ. 46.
4. Newton I. Διαλέξεις για την οπτική. Tarasov στη φύση. – Μ.: Εκπαίδευση, 1988
Πηγές Διαδικτύου:
1. http://potomy. ru/ Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;
2. http://www. voprosy-kak-i-pochemu. ru Γιατί ο ουρανός είναι μπλε;
3. http://expirience. ru/κατηγορία/εκπαίδευση/
Σε μια καθαρή ηλιόλουστη μέρα, ο ουρανός από πάνω μας φαίνεται φωτεινό μπλε. Το βράδυ, το ηλιοβασίλεμα χρωματίζει τον ουρανό σε κόκκινο, ροζ και πορτοκαλί. Γιατί λοιπόν ο ουρανός είναι μπλε και τι κάνει το ηλιοβασίλεμα κόκκινο;
Τι χρώμα έχει ο ήλιος;
Φυσικά ο ήλιος είναι κίτρινος! Όλοι οι κάτοικοι της γης θα απαντήσουν και οι κάτοικοι της Σελήνης θα διαφωνήσουν μαζί τους.
Από τη Γη, ο Ήλιος φαίνεται κίτρινος. Αλλά στο διάστημα ή στη Σελήνη, ο Ήλιος θα μας φαινόταν λευκός. Δεν υπάρχει ατμόσφαιρα στο διάστημα για να σκορπίσει το ηλιακό φως.
Στη Γη, μερικά από τα μικρά μήκη κύματος του ηλιακού φωτός (μπλε και βιολετί) απορροφώνται από τη σκέδαση. Το υπόλοιπο φάσμα εμφανίζεται κίτρινο.
Και στο διάστημα, ο ουρανός φαίνεται σκοτεινός ή μαύρος αντί για μπλε. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της απουσίας ατμόσφαιρας, επομένως το φως δεν διασκορπίζεται με κανέναν τρόπο.
Αλλά αν ρωτήσεις για το χρώμα του ήλιου το βράδυ. Μερικές φορές η απάντηση είναι ότι ο ήλιος είναι ΚΟΚΚΙΝΟΣ. Μα γιατί?
Γιατί ο ήλιος είναι κόκκινος στο ηλιοβασίλεμα;
Καθώς ο Ήλιος κινείται προς τη δύση του ηλίου, το ηλιακό φως πρέπει να διανύσει μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα για να φτάσει στον παρατηρητή. Λιγότερο άμεσο φως φτάνει στα μάτια μας και ο Ήλιος φαίνεται λιγότερο φωτεινός.
Δεδομένου ότι το ηλιακό φως πρέπει να διανύσει μεγαλύτερες αποστάσεις, εμφανίζεται μεγαλύτερη διασπορά. Το κόκκινο μέρος του φάσματος του ηλιακού φωτός διέρχεται από τον αέρα καλύτερα από το μπλε μέρος. Και βλέπουμε έναν κόκκινο ήλιο. Όσο χαμηλότερα κατεβαίνει ο Ήλιος στον ορίζοντα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αέρινος «μεγεθυντικός φακός» μέσα από τον οποίο τον βλέπουμε και τόσο πιο κόκκινος είναι.
Για τον ίδιο λόγο, ο Ήλιος μας φαίνεται να είναι πολύ μεγαλύτερος σε διάμετρο από ό,τι κατά τη διάρκεια της ημέρας: το στρώμα του αέρα παίζει το ρόλο ενός μεγεθυντικού φακού για έναν γήινο παρατηρητή.
Ο ουρανός γύρω από τον ήλιο που δύει μπορεί να έχει διαφορετικά χρώματα. Ο ουρανός είναι πιο όμορφος όταν ο αέρας περιέχει πολλά μικρά σωματίδια σκόνης ή νερού. Αυτά τα σωματίδια αντανακλούν το φως προς όλες τις κατευθύνσεις. Σε αυτή την περίπτωση, διασκορπίζονται μικρότερα κύματα φωτός. Ο παρατηρητής βλέπει φωτεινές ακτίνες με μεγαλύτερα μήκη κύματος, γι' αυτό ο ουρανός φαίνεται κόκκινος, ροζ ή πορτοκαλί.
Το ορατό φως είναι ένας τύπος ενέργειας που μπορεί να ταξιδέψει στο διάστημα. Το φως από τον Ήλιο ή μια λάμπα πυρακτώσεως φαίνεται λευκό, αν και στην πραγματικότητα είναι ένα μείγμα όλων των χρωμάτων. Τα κύρια χρώματα που συνθέτουν το λευκό είναι το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το μπλε, το λουλακί και το βιολετί. Αυτά τα χρώματα μεταμορφώνονται συνεχώς το ένα στο άλλο, έτσι εκτός από τα βασικά χρώματα υπάρχει επίσης ένας τεράστιος αριθμός από διάφορες αποχρώσεις. Όλα αυτά τα χρώματα και οι αποχρώσεις μπορούν να παρατηρηθούν στον ουρανό με τη μορφή ενός ουράνιου τόξου που εμφανίζεται σε μια περιοχή με υψηλή υγρασία.
Ο αέρας που γεμίζει ολόκληρο τον ουρανό είναι ένα μείγμα μικροσκοπικών μορίων αερίου και μικρών στερεών σωματιδίων όπως η σκόνη.
Οι ακτίνες του ήλιου, που προέρχονται από το διάστημα, αρχίζουν να διασκορπίζονται υπό την επίδραση των ατμοσφαιρικών αερίων και αυτή η διαδικασία συμβαίνει σύμφωνα με το νόμο της σκέδασης του Rayleigh. Καθώς το φως ταξιδεύει μέσα από την ατμόσφαιρα, τα περισσότερα από τα μεγάλα μήκη κύματος του οπτικού φάσματος διέρχονται αμετάβλητα. Μόνο ένα μικρό μέρος του κόκκινου, πορτοκαλί και κίτρινου χρώματος αλληλεπιδρά με τον αέρα, προσκρούοντας σε μόρια και σκόνη.
Όταν το φως συγκρούεται με μόρια αερίου, το φως μπορεί να ανακλαστεί σε διάφορες κατευθύνσεις. Ορισμένα χρώματα, όπως το κόκκινο και το πορτοκαλί, φτάνουν απευθείας στον παρατηρητή περνώντας απευθείας από τον αέρα. Αλλά το περισσότερο μπλε φως αντανακλάται από τα μόρια του αέρα προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό διασκορπίζει το μπλε φως σε όλο τον ουρανό και τον κάνει να φαίνεται μπλε.
Ωστόσο, πολλά μικρότερα μήκη κύματος φωτός απορροφώνται από μόρια αερίου. Μόλις απορροφηθεί, το μπλε χρώμα εκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις. Είναι διάσπαρτο παντού στον ουρανό. Ανεξάρτητα από την κατεύθυνση που κοιτάζετε, μέρος αυτού του διάσπαρτου μπλε φωτός φτάνει στον παρατηρητή. Δεδομένου ότι το μπλε φως είναι ορατό παντού πάνω από το κεφάλι, ο ουρανός φαίνεται μπλε.
Αν κοιτάξετε προς τον ορίζοντα, ο ουρανός θα έχει μια πιο χλωμή απόχρωση. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του φωτός που διανύει μεγαλύτερη απόσταση μέσα από την ατμόσφαιρα για να φτάσει στον παρατηρητή. Το διάσπαρτο φως διασκορπίζεται ξανά από την ατμόσφαιρα και λιγότερο μπλε φως φτάνει στα μάτια του παρατηρητή. Ως εκ τούτου, το χρώμα του ουρανού κοντά στον ορίζοντα φαίνεται πιο χλωμό ή ακόμα και εντελώς λευκό.
Γιατί το διάστημα είναι μαύρο;
Δεν υπάρχει αέρας στο διάστημα. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν εμπόδια από τα οποία θα μπορούσε να ανακλαστεί το φως, το φως ταξιδεύει απευθείας. Οι ακτίνες του φωτός δεν είναι διάσπαρτες και ο «ουρανός» φαίνεται σκοτεινός και μαύρος.
Ατμόσφαιρα.
Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα αερίων και άλλων ουσιών που περιβάλλουν τη Γη με τη μορφή ενός λεπτού, κυρίως διαφανούς κελύφους. Η ατμόσφαιρα συγκρατείται στη θέση της από τη βαρύτητα της Γης. Τα κύρια συστατικά της ατμόσφαιρας είναι το άζωτο (78,09%), το οξυγόνο (20,95%), το αργό (0,93%) και το διοξείδιο του άνθρακα (0,03%). Η ατμόσφαιρα περιέχει επίσης μικρές ποσότητες νερού (σε διάφορα σημεία η συγκέντρωσή του κυμαίνεται από 0% έως 4%), στερεά σωματίδια, αέρια νέον, ήλιο, μεθάνιο, υδρογόνο, κρυπτόν, όζον και ξένο. Η επιστήμη που μελετά την ατμόσφαιρα ονομάζεται μετεωρολογία.
Η ζωή στη Γη δεν θα ήταν δυνατή χωρίς την παρουσία μιας ατμόσφαιρας, η οποία παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνεύσουμε. Επιπλέον, η ατμόσφαιρα εκτελεί μια άλλη σημαντική λειτουργία - εξισώνει τη θερμοκρασία σε όλο τον πλανήτη. Εάν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα, τότε σε ορισμένα μέρη του πλανήτη θα μπορούσε να υπάρχει έντονη ζέστη και σε άλλα μέρη ακραίο κρύο, το εύρος θερμοκρασίας θα μπορούσε να κυμαίνεται από -170°C τη νύχτα έως +120°C κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η ατμόσφαιρα μας προστατεύει επίσης από την επιβλαβή ακτινοβολία από τον Ήλιο και το διάστημα, απορροφώντας και διασκορπίζοντάς την.
Η δομή της ατμόσφαιρας
Η ατμόσφαιρα αποτελείται από διαφορετικά στρώματα, η διαίρεση σε αυτά τα στρώματα γίνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία, τη μοριακή τους σύνθεση και τις ηλεκτρικές τους ιδιότητες. Αυτά τα στρώματα δεν έχουν σαφώς καθορισμένα όρια· αλλάζουν εποχιακά, και επιπλέον, οι παράμετροί τους αλλάζουν σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη.
Ομόσφαιρα
- Τα χαμηλότερα 100 χλμ., συμπεριλαμβανομένων της Τροπόσφαιρας, της Στρατόσφαιρας και της Μεσόπαυσης.
- Αποτελεί το 99% της μάζας της ατμόσφαιρας.
- Τα μόρια δεν διαχωρίζονται με μοριακό βάρος.
- Η σύνθεση είναι αρκετά ομοιογενής, με εξαίρεση κάποιες μικρές τοπικές ανωμαλίες. Η ομοιογένεια διατηρείται με συνεχή ανάμιξη, στροβιλισμό και τυρβώδη διάχυση.
- Το νερό είναι ένα από τα δύο συστατικά που είναι άνισα κατανεμημένα. Καθώς οι υδρατμοί ανεβαίνουν, ψύχονται και συμπυκνώνονται, και στη συνέχεια επιστρέφουν στο έδαφος με τη μορφή βροχοπτώσεων - χιόνι και βροχή. Η ίδια η στρατόσφαιρα είναι πολύ ξηρή.
- Το όζον είναι ένα άλλο μόριο του οποίου η κατανομή είναι άνιση. (Διαβάστε παρακάτω για το στρώμα του όζοντος στη στρατόσφαιρα.)
Ετερόσφαιρα
- Εκτείνεται πάνω από την ομόσφαιρα και περιλαμβάνει τη Θερμόσφαιρα και την Εξώσφαιρα.
- Ο διαχωρισμός των μορίων σε αυτό το στρώμα βασίζεται στα μοριακά τους βάρη. Τα βαρύτερα μόρια όπως το άζωτο και το οξυγόνο συγκεντρώνονται στον πυθμένα του στρώματος. Τα ελαφρύτερα, το ήλιο και το υδρογόνο, κυριαρχούν στο πάνω μέρος της ετερόσφαιρας.
Διαίρεση της ατμόσφαιρας σε στρώματα ανάλογα με τις ηλεκτρικές τους ιδιότητες.
Ουδέτερη ατμόσφαιρα
- Κάτω από 100 χλμ.
Ιονόσφαιρα
- Πάνω από 100 χλμ. περίπου.
- Περιέχει ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (ιόντα) που παράγονται από την απορρόφηση του υπεριώδους φωτός
- Ο βαθμός ιοντισμού αλλάζει με το υψόμετρο.
- Διαφορετικά στρώματα αντανακλούν μακρά και μικρά ραδιοκύματα. Αυτό επιτρέπει στα ραδιοφωνικά σήματα που ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή να κάμπτονται γύρω από τη σφαιρική επιφάνεια της γης.
- Τα σέλας εμφανίζονται σε αυτά τα ατμοσφαιρικά στρώματα.
- Μαγνητόσφαιραείναι το ανώτερο τμήμα της ιονόσφαιρας, που εκτείνεται σε περίπου 70.000 km υψόμετρο, αυτό το υψόμετρο εξαρτάται από την ένταση του ηλιακού ανέμου. Η μαγνητόσφαιρα μας προστατεύει από τα υψηλής ενέργειας φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου κρατώντας τα στο μαγνητικό πεδίο της Γης.
Διαίρεση της ατμόσφαιρας σε στρώματα ανάλογα με τις θερμοκρασίες τους
Ύψος άνω περιγράμματος τροποσφαίραεξαρτάται από τις εποχές και το γεωγραφικό πλάτος. Εκτείνεται από την επιφάνεια της γης σε υψόμετρο περίπου 16 km στον ισημερινό και σε υψόμετρο 9 km στο Βόρειο και στο Νότιο Πόλο.
- Το πρόθεμα «τρόπο» σημαίνει αλλαγή. Αλλαγές στις παραμέτρους της τροπόσφαιρας συμβαίνουν λόγω καιρικών συνθηκών - για παράδειγμα, λόγω της κίνησης των ατμοσφαιρικών μετώπων.
- Όσο αυξάνεται το υψόμετρο, η θερμοκρασία πέφτει. Ο θερμός αέρας ανεβαίνει, μετά ψύχεται και πέφτει πίσω στη Γη. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συναγωγή, συμβαίνει ως αποτέλεσμα της κίνησης των μαζών αέρα. Οι άνεμοι σε αυτό το στρώμα πνέουν κυρίως κατακόρυφα.
- Αυτό το στρώμα περιέχει περισσότερα μόρια από όλα τα άλλα στρώματα μαζί.
Στρατόσφαιρα- εκτείνεται από περίπου 11 km έως 50 km υψόμετρο.
- Έχει πολύ λεπτό στρώμα αέρα.
- Το πρόθεμα "strato" αναφέρεται σε στρώματα ή διαίρεση σε στρώματα.
- Το κάτω μέρος της Στρατόσφαιρας είναι αρκετά ήρεμο. Τα αεριωθούμενα αεροσκάφη πετούν συχνά στην κάτω στρατόσφαιρα για να αποφύγουν τις κακές καιρικές συνθήκες στην τροπόσφαιρα.
- Στην κορυφή της Στρατόσφαιρας υπάρχουν ισχυροί άνεμοι που είναι γνωστοί ως αεριωθούμενα ρεύματα μεγάλου υψομέτρου. Πνέουν οριζόντια με ταχύτητες έως και 480 km/h.
- Η στρατόσφαιρα περιέχει το «στρώμα του όζοντος», που βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 12 έως 50 km (ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος). Αν και η συγκέντρωση του όζοντος σε αυτό το στρώμα είναι μόνο 8 ml/m 3, είναι πολύ αποτελεσματικό στην απορρόφηση των επιβλαβών υπεριωδών ακτίνων από τον ήλιο, προστατεύοντας έτσι τη ζωή στη γη. Το μόριο του όζοντος αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου. Τα μόρια οξυγόνου που αναπνέουμε περιέχουν δύο άτομα οξυγόνου.
- Η στρατόσφαιρα είναι πολύ κρύα, με θερμοκρασία περίπου -55°C στο βυθό και αυξάνεται με το υψόμετρο. Η αύξηση της θερμοκρασίας οφείλεται στην απορρόφηση των υπεριωδών ακτίνων από το οξυγόνο και το όζον.
Μεσόσφαιρα- εκτείνεται σε υψόμετρα περίπου 100 km.
Αν ο πλανήτης μας δεν περιστρεφόταν γύρω από τον Ήλιο και ήταν απολύτως επίπεδος, το ουράνιο σώμα θα ήταν πάντα στο ζενίθ και δεν θα κινούνταν πουθενά - δεν θα υπήρχε ηλιοβασίλεμα, δεν αυγή, δεν θα υπήρχε ζωή. Ευτυχώς, έχουμε την ευκαιρία να παρακολουθήσουμε τον ήλιο να ανατέλλει και να δύει - και ως εκ τούτου η ζωή στον πλανήτη Γη συνεχίζεται.
Η Γη κινείται ακούραστα γύρω από τον Ήλιο και τον άξονά του και μία φορά την ημέρα (με εξαίρεση τα πολικά γεωγραφικά πλάτη) ο ηλιακός δίσκος εμφανίζεται και εξαφανίζεται πέρα από τον ορίζοντα, υποδεικνύοντας την αρχή και το τέλος των ωρών της ημέρας. Επομένως, στην αστρονομία, η ανατολή και η δύση του ηλίου είναι οι στιγμές που το πάνω σημείο του ηλιακού δίσκου εμφανίζεται ή εξαφανίζεται πάνω από τον ορίζοντα.
Με τη σειρά του, η περίοδος πριν από την ανατολή ή τη δύση του ηλίου ονομάζεται λυκόφως: ο ηλιακός δίσκος βρίσκεται κοντά στον ορίζοντα και επομένως μερικές από τις ακτίνες, που εισέρχονται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, αντανακλώνται από αυτόν στην επιφάνεια της γης. Η διάρκεια του λυκόφωτος πριν από την ανατολή ή τη δύση του ηλίου εξαρτάται άμεσα από το γεωγραφικό πλάτος: στους πόλους διαρκούν από 2 έως 3 εβδομάδες, στις πολικές ζώνες - αρκετές ώρες, σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη - περίπου δύο ώρες. Αλλά στον ισημερινό, ο χρόνος πριν την ανατολή του ηλίου είναι από 20 έως 25 λεπτά.
Κατά την ανατολή και τη δύση του ηλίου, δημιουργείται ένα ορισμένο οπτικό αποτέλεσμα όταν οι ακτίνες του ήλιου φωτίζουν την επιφάνεια και τον ουρανό της γης, χρωματίζοντάς τα σε πολύχρωμους τόνους. Πριν την ανατολή, την αυγή, τα χρώματα έχουν πιο λεπτές αποχρώσεις, ενώ το ηλιοβασίλεμα φωτίζει τον πλανήτη με ακτίνες πλούσιου κόκκινου, μπορντώ, κίτρινου, πορτοκαλί και πολύ σπάνια πράσινου.
Το ηλιοβασίλεμα έχει τέτοια ένταση χρωμάτων λόγω του γεγονότος ότι κατά τη διάρκεια της ημέρας η επιφάνεια της γης θερμαίνεται, η υγρασία μειώνεται, η ταχύτητα της ροής του αέρα αυξάνεται και η σκόνη ανεβαίνει στον αέρα. Η διαφορά χρώματος μεταξύ ανατολής και δύσης του ηλίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την περιοχή όπου βρίσκεται ένα άτομο και παρατηρεί αυτά τα εκπληκτικά φυσικά φαινόμενα.
Εξωτερικά χαρακτηριστικά ενός θαυμαστού φυσικού φαινομένου
Δεδομένου ότι η ανατολή και η δύση του ηλίου μπορούν να ειπωθούν ως δύο πανομοιότυπα φαινόμενα που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον κορεσμό των χρωμάτων, η περιγραφή της δύσης του ηλίου στον ορίζοντα μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην ώρα πριν από την ανατολή και την εμφάνισή του, μόνο στο αντίστροφο Σειρά.
Όσο πιο χαμηλά κατεβαίνει ο ηλιακός δίσκος στον δυτικό ορίζοντα, τόσο λιγότερο φωτεινός γίνεται και αρχικά γίνεται κίτρινος, μετά πορτοκαλί και τέλος κόκκινος. Ο ουρανός αλλάζει επίσης το χρώμα του: στην αρχή είναι χρυσός, μετά πορτοκαλί και στην άκρη - κόκκινος.
Όταν ο ηλιακός δίσκος πλησιάζει στον ορίζοντα, αποκτά ένα σκούρο κόκκινο χρώμα και στις δύο πλευρές του μπορείτε να δείτε μια φωτεινή ράβδωση της αυγής, τα χρώματα της οποίας από πάνω προς τα κάτω πηγαίνουν από γαλαζοπράσινους σε φωτεινούς πορτοκαλί τόνους. Ταυτόχρονα, μια άχρωμη λάμψη σχηματίζεται πάνω από την αυγή.
Ταυτόχρονα με αυτό το φαινόμενο, στην αντίθετη πλευρά του ουρανού, εμφανίζεται μια λωρίδα μιας γαλαζωπής απόχρωσης (η σκιά της Γης), πάνω από την οποία μπορείτε να δείτε ένα τμήμα πορτοκαλοροζ χρώματος, τη Ζώνη της Αφροδίτης - φαίνεται πάνω από τον ορίζοντα σε υψόμετρο 10 έως 20 ° και σε καθαρό ουρανό ορατό οπουδήποτε στον πλανήτη μας.
Όσο περισσότερο ο Ήλιος υπερβαίνει τον ορίζοντα, τόσο πιο μωβ γίνεται ο ουρανός και όταν πέφτει τέσσερις έως πέντε μοίρες κάτω από τον ορίζοντα, η σκιά αποκτά τους πιο κορεσμένους τόνους. Μετά από αυτό, ο ουρανός γίνεται σταδιακά φλογερό κόκκινο (ακτίνες του Βούδα) και από το μέρος όπου δύει ο δίσκος του ήλιου, λωρίδες φωτεινών ακτίνων τεντώνονται προς τα πάνω, βαθμιαία εξασθενίζοντας, μετά την εξαφάνιση των οποίων μπορεί να φανεί μια ξεθωριασμένη λωρίδα σκούρου κόκκινου χρώματος κοντά ο ορίζοντας.
Αφού η σκιά της Γης γεμίσει σταδιακά τον ουρανό, η Ζώνη της Αφροδίτης διαλύεται, η σιλουέτα της Σελήνης εμφανίζεται στον ουρανό, μετά τα αστέρια - και πέφτει η νύχτα (το λυκόφως τελειώνει όταν ο ηλιακός δίσκος πάει έξι μοίρες κάτω από τον ορίζοντα). Όσο περισσότερος χρόνος περνά αφότου ο Ήλιος φεύγει από τον ορίζοντα, τόσο πιο κρύο γίνεται και μέχρι το πρωί, πριν την ανατολή, παρατηρείται η χαμηλότερη θερμοκρασία. Αλλά όλα αλλάζουν όταν, λίγες ώρες αργότερα, ο κόκκινος Ήλιος αρχίζει να ανατέλλει: ο ηλιακός δίσκος εμφανίζεται στα ανατολικά, η νύχτα φεύγει και η επιφάνεια της γης αρχίζει να θερμαίνεται.
Γιατί ο ήλιος είναι κόκκινος
Το ηλιοβασίλεμα και η ανατολή του κόκκινου Ήλιου έχουν προσελκύσει την προσοχή της ανθρωπότητας από την αρχαιότητα, και ως εκ τούτου οι άνθρωποι, χρησιμοποιώντας όλες τις μεθόδους που τους ήταν διαθέσιμες, προσπάθησαν να εξηγήσουν γιατί ο ηλιακός δίσκος, όντας κίτρινος, αποκτά μια κοκκινωπή απόχρωση στη γραμμή του ορίζοντα. Η πρώτη προσπάθεια εξήγησης αυτού του φαινομένου ήταν οι θρύλοι, ακολουθούμενοι από λαϊκά σημάδια: οι άνθρωποι ήταν σίγουροι ότι το ηλιοβασίλεμα και η ανατολή του κόκκινου Ήλιου δεν προοιωνόταν καλά.
Για παράδειγμα, ήταν πεπεισμένοι ότι αν ο ουρανός παρέμενε κόκκινος για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά την ανατολή του ηλίου, η μέρα θα ήταν αφόρητα ζεστή. Ένα άλλο σημάδι έλεγε ότι αν πριν την ανατολή ο ουρανός στα ανατολικά είναι κόκκινος και μετά την ανατολή αυτό το χρώμα εξαφανιστεί αμέσως, θα βρέξει. Η ανατολή του κόκκινου Ήλιου υποσχόταν και κακοκαιρία αν μετά την εμφάνισή του στον ουρανό αποκτούσε αμέσως ένα ανοιχτό κίτρινο χρώμα.
Η ανατολή του κόκκινου Ήλιου σε μια τέτοια ερμηνεία δύσκολα θα μπορούσε να ικανοποιήσει το περίεργο ανθρώπινο μυαλό για πολύ. Επομένως, μετά την ανακάλυψη διάφορων φυσικών νόμων, συμπεριλαμβανομένου του νόμου του Rayleigh, διαπιστώθηκε ότι το κόκκινο χρώμα του Ήλιου εξηγείται από το γεγονός ότι, ως με το μεγαλύτερο κύμα, διασκορπίζεται πολύ λιγότερο στην πυκνή ατμόσφαιρα της Γης από άλλα χρωματιστά.
Επομένως, όταν ο Ήλιος βρίσκεται στον ορίζοντα, οι ακτίνες του γλιστρούν κατά μήκος της επιφάνειας της γης, όπου ο αέρας έχει όχι μόνο την υψηλότερη πυκνότητα, αλλά και εξαιρετικά υψηλή υγρασία αυτή τη στιγμή, η οποία καθυστερεί και απορροφά τις ακτίνες. Ως αποτέλεσμα, μόνο ακτίνες κόκκινου και πορτοκαλί χρώματος μπορούν να διαπεράσουν την πυκνή και υγρή ατμόσφαιρα στα πρώτα λεπτά της ανατολής του ηλίου.
Ανατολή και ηλιοβασίλεμα
Αν και πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι στο βόρειο ημισφαίριο το πρώιμο ηλιοβασίλεμα συμβαίνει στις 21 Δεκεμβρίου και το αργότερο στις 21 Ιουνίου, στην πραγματικότητα αυτή η άποψη είναι εσφαλμένη: οι ημέρες του χειμερινού και του θερινού ηλιοστασίου είναι μόνο ημερομηνίες που υποδηλώνουν την παρουσία του συντομότερου ή μεγαλύτερη μέρα του χρόνου.
Είναι ενδιαφέρον ότι όσο πιο βόρεια είναι το γεωγραφικό πλάτος, τόσο πιο κοντά στο ηλιοστάσιο εμφανίζεται το τελευταίο ηλιοβασίλεμα του έτους. Για παράδειγμα, το 2014, σε γεωγραφικό πλάτος εξήντα δύο μοιρών, συνέβη στις 23 Ιουνίου. Αλλά στο τριακοστό πέμπτο γεωγραφικό πλάτος, το τελευταίο ηλιοβασίλεμα του έτους συνέβη έξι ημέρες αργότερα (η πρωιμότερη ανατολή του ηλίου καταγράφηκε δύο εβδομάδες νωρίτερα, λίγες μέρες πριν από τις 21 Ιουνίου).
Χωρίς ειδικό ημερολόγιο, είναι αρκετά δύσκολο να προσδιοριστεί η ακριβής ώρα ανατολής και δύσης του ηλίου. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ενώ περιστρέφεται ομοιόμορφα γύρω από τον άξονά της και τον Ήλιο, η Γη κινείται άνισα σε μια ελλειπτική τροχιά. Αξίζει να σημειωθεί ότι αν ο πλανήτης μας κινούνταν γύρω από τον Ήλιο, δεν θα παρατηρούνταν τέτοιο φαινόμενο.
Η ανθρωπότητα παρατήρησε τέτοιες χρονικές αποκλίσεις πριν από πολύ καιρό, και ως εκ τούτου σε όλη την ιστορία τους οι άνθρωποι προσπάθησαν να ξεκαθαρίσουν μόνοι τους αυτό το ζήτημα: οι αρχαίες κατασκευές που έχτισαν, που θυμίζουν εξαιρετικά παρατηρητήρια, έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα (για παράδειγμα, το Stonehenge στην Αγγλία ή το Πυραμίδες των Μάγια στην Αμερική).
Τους τελευταίους αιώνες, οι αστρονόμοι έχουν δημιουργήσει σεληνιακά και ηλιακά ημερολόγια παρατηρώντας τον ουρανό για να υπολογίσουν την ώρα της ανατολής και της δύσης του ηλίου. Σήμερα, χάρη στο εικονικό δίκτυο, οποιοσδήποτε χρήστης του Διαδικτύου μπορεί να υπολογίσει την ανατολή και τη δύση του ηλίου χρησιμοποιώντας ειδικές διαδικτυακές υπηρεσίες - για να το κάνετε αυτό, απλώς υποδείξτε την πόλη ή τις γεωγραφικές συντεταγμένες (αν η απαιτούμενη περιοχή δεν υπάρχει στον χάρτη), καθώς και την απαιτούμενη ημερομηνία .
Είναι ενδιαφέρον ότι με τη βοήθεια τέτοιων ημερολογίων μπορείτε συχνά να μάθετε όχι μόνο την ώρα του ηλιοβασιλέματος ή της αυγής, αλλά και την περίοδο μεταξύ της αρχής του λυκόφωτος και πριν την ανατολή του ηλίου, τη διάρκεια της ημέρας/νύχτας, την ώρα που ο Ήλιος θα είναι το ζενίθ του και πολλά άλλα.
Ο κόσμος γύρω μας είναι γεμάτος εκπληκτικά θαύματα, αλλά συχνά δεν τα δίνουμε σημασία. Θαυμάζοντας το καταγάλανο του ανοιξιάτικου ουρανού ή τα φωτεινά χρώματα του ηλιοβασιλέματος, δεν σκεφτόμαστε καν γιατί ο ουρανός αλλάζει χρώμα καθώς αλλάζει η ώρα της ημέρας.
Έχουμε συνηθίσει στο έντονο μπλε μια ωραία ηλιόλουστη μέρα και στο γεγονός ότι το φθινόπωρο ο ουρανός γίνεται μουντός γκρίζος, χάνοντας τα φωτεινά του χρώματα. Αλλά αν ρωτήσετε έναν σύγχρονο άνθρωπο γιατί συμβαίνει αυτό, η συντριπτική πλειοψηφία από εμάς, κάποτε οπλισμένοι με σχολικές γνώσεις φυσικής, είναι απίθανο να μπορέσουμε να απαντήσουμε σε αυτή την απλή ερώτηση. Εν τω μεταξύ, δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο στην εξήγηση.
Τι είναι το χρώμα;
Από το μάθημα της σχολικής φυσικής θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι διαφορές στη χρωματική αντίληψη των αντικειμένων εξαρτώνται από το μήκος κύματος του φωτός. Το μάτι μας είναι σε θέση να διακρίνει μόνο ένα αρκετά στενό εύρος ακτινοβολίας κυμάτων, με τα πιο κοντά κύματα να είναι μπλε και τα μακρύτερα να είναι κόκκινα. Ανάμεσα σε αυτά τα δύο βασικά χρώματα βρίσκεται ολόκληρη η χρωματική μας παλέτα, που εκφράζεται από την κυματική ακτινοβολία σε διαφορετικές περιοχές.
Μια λευκή ακτίνα ηλιακού φωτός στην πραγματικότητα αποτελείται από κύματα όλων των χρωμάτων, τα οποία είναι εύκολα ορατά περνώντας την από ένα γυάλινο πρίσμα - πιθανότατα θυμάστε αυτή τη σχολική εμπειρία. Για να θυμόμαστε την ακολουθία των αλλαγών στα μήκη κύματος, δηλ. ακολουθία χρωμάτων του φάσματος του φωτός της ημέρας, εφευρέθηκε μια αστεία φράση για έναν κυνηγό, την οποία ο καθένας μας έμαθε στο σχολείο: Κάθε κυνηγός θέλει να ξέρει κ.λπ. 
Δεδομένου ότι τα κύματα του κόκκινου φωτός είναι τα μεγαλύτερα, είναι λιγότερο επιρρεπή στη διασπορά όταν περνούν. Επομένως, όταν χρειάζεται να επισημάνετε οπτικά ένα αντικείμενο, χρησιμοποιούν κυρίως κόκκινο χρώμα, το οποίο είναι σαφώς ορατό από μακριά σε κάθε καιρό.
Επομένως, ένα απαγορευτικό φανάρι ή οποιοδήποτε άλλο προειδοποιητικό φως κινδύνου είναι κόκκινο, όχι πράσινο ή μπλε.
Γιατί ο ουρανός γίνεται κόκκινος με το ηλιοβασίλεμα;
Τις βραδινές ώρες πριν από τη δύση του ηλίου, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της γης υπό γωνία, και όχι απευθείας. Πρέπει να ξεπεράσουν ένα πολύ παχύτερο στρώμα ατμόσφαιρας από ό,τι κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν η επιφάνεια της γης φωτίζεται από τις άμεσες ακτίνες του Ήλιου.
Αυτή τη στιγμή, η ατμόσφαιρα λειτουργεί ως χρωματικό φίλτρο, το οποίο διασκορπίζει τις ακτίνες σχεδόν από ολόκληρο το ορατό εύρος, εκτός από τις κόκκινες - το μεγαλύτερο και επομένως πιο ανθεκτικό στις παρεμβολές. Όλα τα άλλα κύματα φωτός είτε διασκορπίζονται είτε απορροφώνται από σωματίδια υδρατμών και σκόνης που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα.
Όσο χαμηλότερα πέφτει ο Ήλιος σε σχέση με τον ορίζοντα, τόσο πιο παχύ είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας οι ακτίνες φωτός πρέπει να υπερνικήσουν. Ως εκ τούτου, το χρώμα τους μετατοπίζεται όλο και περισσότερο προς το κόκκινο μέρος του φάσματος. Μια λαϊκή δεισιδαιμονία συνδέεται με αυτό το φαινόμενο, λέγοντας ότι ένα κόκκινο ηλιοβασίλεμα προμηνύει δυνατό άνεμο την επόμενη μέρα. 
Ο άνεμος πηγάζει από ψηλά στρώματα της ατμόσφαιρας και σε μεγάλη απόσταση από τον παρατηρητή. Οι λοξές ακτίνες του ήλιου υπογραμμίζουν την αναδυόμενη ζώνη της ατμοσφαιρικής ακτινοβολίας, στην οποία υπάρχει πολύ περισσότερη σκόνη και ατμοί από ό,τι σε μια ήρεμη ατμόσφαιρα. Επομένως, πριν από μια μέρα με αέρα βλέπουμε ένα ιδιαίτερα κόκκινο, φωτεινό ηλιοβασίλεμα.
Γιατί ο ουρανός είναι μπλε κατά τη διάρκεια της ημέρας;
Οι διαφορές στα μήκη κύματος του φωτός εξηγούν επίσης το καθαρό μπλε του ουρανού της ημέρας. Όταν οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν απευθείας στην επιφάνεια της γης, το στρώμα της ατμόσφαιρας που ξεπερνούν έχει το μικρότερο πάχος.
Η σκέδαση των κυμάτων φωτός συμβαίνει όταν συγκρούονται με τα μόρια των αερίων που συνθέτουν τον αέρα, και σε αυτήν την περίπτωση, το εύρος φωτός μικρού μήκους κύματος αποδεικνύεται ότι είναι το πιο σταθερό, δηλ. μπλε και μοβ κύματα φωτός. Μια ωραία, απάνεμη μέρα, ο ουρανός αποκτά εκπληκτικό βάθος και γαλάζιο. Γιατί όμως βλέπουμε τότε μπλε και όχι βιολετί στον ουρανό;
Το γεγονός είναι ότι τα κύτταρα στο ανθρώπινο μάτι που είναι υπεύθυνα για την αντίληψη του χρώματος αντιλαμβάνονται πολύ καλύτερα το μπλε από το βιολετί. Ωστόσο, το βιολετί είναι πολύ κοντά στο όριο του εύρους αντίληψης.
Αυτός είναι ο λόγος που βλέπουμε τον ουρανό λαμπερό μπλε εάν δεν υπάρχουν συστατικά σκέδασης στην ατμόσφαιρα εκτός από μόρια αέρα. Όταν μια αρκετά μεγάλη ποσότητα σκόνης εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα - για παράδειγμα, σε ένα ζεστό καλοκαίρι στην πόλη - ο ουρανός φαίνεται να ξεθωριάζει, χάνοντας το λαμπερό μπλε του.
Γκρίζος ουρανός κακοκαιρίας
Τώρα είναι ξεκάθαρο γιατί ο φθινοπωρινός κακός καιρός και η χειμωνιάτικη λάσπη κάνουν τον ουρανό απελπιστικά γκρίζο. Μια μεγάλη ποσότητα υδρατμών στην ατμόσφαιρα οδηγεί στη διασπορά όλων των συστατικών μιας λευκής δέσμης φωτός χωρίς εξαίρεση. Οι ακτίνες φωτός συνθλίβονται σε μικροσκοπικά σταγονίδια και μόρια νερού, χάνοντας την κατεύθυνσή τους και αναμιγνύονται σε όλο το φάσμα του φάσματος. 
Ως εκ τούτου, οι ακτίνες φωτός φτάνουν στην επιφάνεια σαν να περνούν μέσα από ένα γιγάντιο διασκορπιστικό αμπαζούρ. Αντιλαμβανόμαστε αυτό το φαινόμενο ως το γκριζόλευκο χρώμα του ουρανού. Μόλις απομακρυνθεί η υγρασία από την ατμόσφαιρα, ο ουρανός γίνεται ξανά έντονο μπλε.
Φαίνεται ότι στο σχολείο κάθε επιμελής και όχι τόσο επιμελής μαθητής ξέρει σε ποια χρώματα χωρίζεται το φάσμα, ποιο είναι το κάθε χρώμα. Ωστόσο, όσο επιμελώς και να μελετήσει ένα παιδί, δεν θα απαντηθούν ποτέ τα βασικά ερωτήματα που απασχολούν το ανήσυχο μυαλό του από την πρώιμη παιδική ηλικία: γιατί ο ουρανός είναι μπλε και γιατί το ηλιοβασίλεμα κόκκινο;
Αν βουτήξετε λίγο στη φυσική, θα διαπιστώσετε ότι το κόκκινο φάσμα έχει τη χειρότερη διασπορά. Γι' αυτό, για να φαίνονται από μακριά τα φώτα ενός αντικειμένου, γίνονται κόκκινα. Κι όμως, γιατί το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο και όχι μπλε ή πράσινο;
Ας προσπαθήσουμε να σκεφτούμε λογικά. Όταν ο ήλιος βρίσκεται απευθείας στον ορίζοντα, οι ακτίνες του πρέπει να ξεπεράσουν ένα πολύ μεγαλύτερο στρώμα ατμόσφαιρας από ό,τι όταν ο ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ του. Λόγω της χαμηλής διασποράς του, το κόκκινο χρώμα διέρχεται από αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας σχεδόν ανεμπόδιστα και όλα τα άλλα χρώματα του φάσματος διασκορπίζονται τόσο έντονα όταν διέρχονται από το πάχος του εναέριου χώρου της Γης που στην πραγματικότητα δεν είναι καθόλου ορατά. Γι' αυτό το ηλιοβασίλεμα είναι κόκκινο!
Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το ηλιοβασίλεμα θα είναι πιο κόκκινο όσο μεγαλύτερο είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ του ήλιου και του ματιού μας. Επίσης, για να είναι πιο κόκκινο το ηλιοβασίλεμα, ή και κατακόκκινο, απλά πρέπει να σκονιστείτε και να μολύνετε τον αέρα, τότε και άλλα χρώματα εκτός από το κόκκινο θα σκορπίσουν ακόμα περισσότερο.