Պատճառը, թե ինչու է երկինքը կապույտ

Պատճառը, թե ինչու է երկինքը կապույտ

Կապույտ երկինքը առօրյա տեսարան է, որը մենք հաճախ ի սկզբանե ընդունում ենք որպես ինքնըստինքյան տրված։ Սակայն այս գեղեցիկ կապույտ երկնքի հետևում թաքնված է մի հետաքրքրաշարժ և բավականին բարդ ֆիզիկական երևույթ։ Ինչո՞ւ է երկինքը կապույտ։ Այս երևույթը հասկանալու համար մենք պետք է խորանանք մթնոլորտային ֆիզիկայի, լույսի ցրման և արևի լույսի ու մեր Երկրի մթնոլորտի փոխազդեցության հիմնական հասկացությունների մեջ։

Արևի լույսը և գունային սպեկտրը

Արևի լույսը մեր աչքերին թվում է սպիտակ, բայց իրականում այն ​​կազմված է լույսի սպեկտրում տեսանելի բազմաթիվ գույներից: Այս սպեկտրը բաղկացած է ծիածանի գույներից՝ կարմիր, նարնջագույն, դեղին, կանաչ, կապույտ, ինդիգո և մանուշակագույն: Սպեկտրի յուրաքանչյուր գույն ունի տարբեր ալիքի երկարություն՝ մոտ 700 նանոմետրից՝ կարմիրի համար, մինչև մոտ 400 նանոմետր՝ մանուշակագույնի համար:

Երբ արևի լույսը մտնում է Երկրի մթնոլորտ, այն փոխազդում է մթնոլորտում առկա փոքրիկ մոլեկուլների և մասնիկների հետ։ Այս երևույթն է պատճառը, որ երկնքի գույնը փոխվում է՝ կախված օրվա ժամից և պայմաններից։ Ռելեյի ցրումը կարևոր է հասկանալու համար, թե ինչու է երկինքը սովորաբար կապույտ թվում։

Ռելեյի ցրումը

Ռելեյի ցրումը լույսի ցրման երևույթ է, որը տեղի է ունենում լույսի ալիքի երկարությունից շատ ավելի փոքր մասնիկների կողմից: Այս էֆեկտն անվանակոչվել է բարոն Ջոն Ուիլյամ Ստրատի անունով, որն ավելի հայտնի է որպես լորդ Ռեյլի, անգլիացի ֆիզիկոս, որն առաջին անգամ բացատրեց այս երևույթը 19-րդ դարի վերջին:

Ռելեյի ցրման դեպքում ցրված լույսի ինտենսիվությունը հակադարձ համեմատական ​​է լույսի ալիքի երկարության չորրորդ աստիճանին։ Սա նշանակում է, որ ավելի կարճ ալիքի երկարություն ունեցող լույսը (օրինակ՝ կապույտ և մանուշակագույն) ավելի շատ է ցրվում, քան ավելի երկար ալիքի երկարություն ունեցող լույսը (օրինակ՝ կարմիր և նարնջագույն)։

Չնայած մանուշակագույն լույսն ավելի շատ է ցրվում, քան կապույտ լույսը, մարդու աչքն ավելի զգայուն է կապույտ և կանաչ լույսի նկատմամբ։ Ահա թե ինչու, չնայած երկնքում ավելի շատ մանուշակագույն լույս է ցրվում, երկինքը մեզ կապույտ է թվում։

Երկրի մթնոլորտ

Երկրի մթնոլորտը կազմված է տարբեր գազերից, այդ թվում՝ ազոտից (մոտ 78%) և թթվածնից (մոտ 21%): Այն նաև պարունակում է արգոն, ածխաթթու գազ, նեոն և մի շարք այլ գազեր՝ ավելի փոքր քանակությամբ: Այս մասնիկները դեր են խաղում լույսի ցրման գործում:

Երբ արևի լույսը մտնում է մթնոլորտ, դրա կարճ ալիքի երկարությունները ցրվում են բոլոր ուղղություններով գազի մոլեկուլների կողմից: Կապույտ լույսը, իր ավելի կարճ ալիքի երկարությամբ, ցրվում է ավելի արդյունավետ, քան կարմիր լույսը, իր ավելի երկար ալիքի երկարությամբ: Հետևաբար, երբ մենք նայում ենք երկնքին, տեսնում ենք երկինք, որը ցրված է կապույտ լույսով բոլոր ուղղություններից:

Սակայն, երբ արևը հորիզոնում է, օրինակ՝ արևածագի կամ մայրամուտի ժամանակ, նրա լույսը պետք է անցնի մթնոլորտի ավելի հաստ շերտով։ Կապույտ լույսը բոլոր ուղղություններով ցրվում է ավելի շուտ և չի հասնում մեր աչքերին։ Եվ հակառակը, ավելի երկար ալիքի երկարությամբ լույսը, ինչպիսիք են կարմիրը և նարնջագույնը, այնքան ինտենսիվ չի ցրվում, որքան կապույտ լույսը և հասնում է մեր աչքերին, ուստի մենք արևը տեսնում ենք նարնջագույն կամ կարմիր։

Աղտոտումը և դրա ազդեցությունը երկնքի գույնի վրա

Մթնոլորտում բնականորեն առաջացող գազային մասնիկներից բացի, տարբեր աղտոտիչներ նույնպես կարող են ազդել երկնքի գույնի վրա: Աղտոտիչները, ինչպիսիք են ծուխը, փոշին և աէրոզոլային մասնիկները, կարող են առաջացնել Միի ցրում, որը տարբերվում է Ռելեյի ցրումից, քանի որ այն ներառում է մասնիկներ, որոնց չափերը համեմատելի են ցրված լույսի ալիքի երկարության հետ:

Միի ցրումը չունի ուժեղ կախվածություն ալիքի երկարությունից, ուստի բոլոր գույները ցրվում են մոտավորապես հավասարապես։ Սա կարող է երկինքը դարձնել սպիտակ կամ մոխրագույն։ Բարձր օդի աղտոտվածության մակարդակ ունեցող քաղաքներում մենք հաճախ տեսնում ենք, որ երկինքը ավելի մռայլ և պակաս կապույտ է թվում, քան ավելի մաքուր գյուղական վայրերում։

Բացի այդ, օդի աղտոտվածությունը կարող է առաջացնել նաև այլ երևույթներ, ինչպիսիք են թթվային անձրևը և ֆոտոքիմիական սմոգը, որոնք ոչ միայն ազդում են երկնքի գույնի, այլև օդի որակի և մարդու առողջության վրա։

Սեզոնային փոփոխություններ և աշխարհագրական դիրք

Սեզոնային փոփոխությունները նույնպես ազդում են երկնքի գույնի վրա։ Ամռանը օդը հակված է ավելի մաքուր և չոր լինելու, ինչը Ռելեյի ցրումն ավելի արդյունավետ է դարձնում, և երկինքը ավելի պայծառ կապույտ է թվում։ Միևնույն ժամանակ, անձրևոտ կամ ձմեռային եղանակներին բարձր խոնավությունը և ամպերը հաճախ ծածկում են երկինքը՝ այն դարձնելով մի փոքր ավելի մռայլ կամ մոխրագույն։

Աշխարհագրական դիրքը նույնպես ազդում է երկնքի գույնի վրա։ Բևեռային շրջաններում ուժեղ քամիները և մաքուր օդը հաճախ բևեռային երկինքը դարձնում են շատ կապույտ և պարզ։ Եվ հակառակը, հասարակածին մոտ գտնվող տարածքներում երկինքը կարող է ավելի սպիտակ կամ մոխրագույն թվալ բարձր խոնավության և հաճախակի ամպագոյացման պատճառով։

Եզրակացություն

Մեր ամեն օր տեսած երկինքը կապույտ է թվում Ռելեյի ցրման պատճառով, որը ֆիզիկական երևույթ է, որի դեպքում կարճ ալիքի երկարությամբ լույսը, ինչպիսին է կապույտը, ավելի ուժեղ է ցրվում մթնոլորտի փոքր մասնիկների կողմից: Մեր աչքերն ավելի զգայուն են կապույտ լույսի նկատմամբ, քան մանուշակագույն լույսի, ուստի երկինքը կապույտ է թվում, չնայած մանուշակագույն լույսը նույնպես ավելի շատ է ցրվում:

Բացի այդ, երկնքի գույնը որոշելու գործում դեր են խաղում նաև մի շարք այլ գործոններ, ինչպիսիք են օդի աղտոտվածությունը, եղանակները և աշխարհագրական դիրքը։ Այս երևույթները հասկանալով՝ մենք կարող ենք ավելի լավ գնահատել բնության թվացյալ պարզ, բայց աներևակայելի բարդ գեղեցկությունը։

Այսպիսով, երբ պարզ օրը նայում եք կապույտ երկնքին, հիշեք, որ այդ տեսանելի գեղեցկության հետևում թաքնված է հետաքրքրաշարժ գիտություն։ Տիեզերքը լի է առեղծվածներով, և կապույտ երկինքը բազմաթիվ երևույթներից միայն մեկն է, որը սպասում է ուսումնասիրության և հասկացման։