Аспанның көк болуының себебі
Көк аспан – біз жиі ескермейтін күнделікті көрініс. Дегенмен, бұл әдемі көк аспанның артында қызықты және күрделі физикалық құбылыс жатыр. Неліктен аспан көк? Бұл құбылысты түсіну үшін атмосфералық физиканың, жарықтың шашырауының және күн сәулесі мен Жер атмосферасының өзара әрекеттесуінің негізгі ұғымдарын тереңірек зерттеуіміз керек.
Күн сәулесі және түс спектрі
Күн сәулесі көзімізге ақ болып көрінеді, бірақ іс жүзінде ол жарық спектрінде көрінетін көптеген түстерден тұрады. Бұл спектр кемпірқосақтың түстерінен тұрады: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго және күлгін. Спектрдегі әрбір түстің толқын ұзындығы әртүрлі, қызыл үшін шамамен 700 нанометрден күлгін үшін шамамен 400 нанометрге дейін.
Күн сәулесі Жер атмосферасына енген кезде, ол атмосферадағы ұсақ молекулалар мен бөлшектермен әрекеттеседі. Бұл құбылыс аспан түсінің тәулік уақыты мен жағдайларға байланысты өзгеруіне әкеледі. Рейли шашырауы аспанның неліктен әдетте көк болып көрінетінін түсінудің кілті болып табылады.
Рейли шашырауы
Рейли шашырауы - жарықтың толқын ұзындығынан әлдеқайда кіші бөлшектермен шашырауы құбылысы. Бұл әсер 19 ғасырдың соңында бұл құбылысты алғаш түсіндірген ағылшын физигі, Лорд Рейли деген атпен танымал барон Джон Уильям Стратттың есімімен аталған.
Рейли шашырауында шашыраған жарықтың қарқындылығы жарықтың толқын ұзындығының төртінші дәрежесіне кері пропорционал. Бұл қысқа толқын ұзындығы бар жарықтың (мысалы, көк және күлгін) ұзын толқын ұзындығы бар жарыққа (мысалы, қызыл және қызғылт сары) қарағанда көбірек шашырайтынын білдіреді.
Күлгін жарық көк жарыққа қарағанда көбірек шашырағанымен, адам көзі көк және жасыл жарыққа сезімталырақ. Сондықтан аспанда шашыраңқы күлгін жарық көбірек болса да, аспан бізге көк болып көрінеді.
Жер атмосферасы
Жер атмосферасы азот (шамамен 78%) және оттегі (шамамен 21%) сияқты әртүрлі газдардан тұрады. Оның құрамында аргон, көмірқышқыл газы, неон және басқа да бірнеше аз мөлшерде газдар бар. Бұл бөлшектер жарықтың шашырауында рөл атқарады.
Күн сәулесі атмосфераға енген кезде, оның қысқа толқын ұзындықтары газ молекулалары арқылы барлық бағыттарға шашыраңқы болады. Қысқа толқын ұзындығы бар көк жарық ұзын толқын ұзындығы бар қызыл жарыққа қарағанда тиімдірек шашырайды. Сондықтан, аспанға қараған кезде, барлық бағыттан көк жарық шашыраған аспанды көреміз.
Дегенмен, күн көкжиекте болған кезде, мысалы, күн шыққанда немесе батқанда, оның жарығы атмосфераның қалың қабатынан өтуі керек. Көк жарық барлық бағыттарға ертерек шашыраңқы болады және көзімізге жетпейді. Керісінше, қызыл және қызғылт сары сияқты ұзын толқын ұзындығы бар жарық көк жарық сияқты қарқынды шашырамайды және көзімізге жетеді, сондықтан біз күнді қызғылт сары немесе қызыл түсте көреміз.
Ластану және оның аспан түсіне әсері
Атмосферадағы табиғи түрде пайда болатын газ тәрізді бөлшектерден басқа, әртүрлі ластаушы заттар аспан түсіне де әсер етуі мүмкін. Түтін, шаң және аэрозоль бөлшектері сияқты ластаушы заттар Ми шашырауын тудыруы мүмкін, ол Рейли шашырауынан ерекшеленеді, себебі ол шашыраған жарықтың толқын ұзындығына ұқсас бөлшектерді қамтиды.
Ми шашырауының толқын ұзындығына тәуелділігі күшті емес, сондықтан барлық түстер шамамен бірдей шашыраңқы. Бұл аспанды ақ немесе сұр етіп көрсетуі мүмкін. Ауаның ластану деңгейі жоғары қалаларда аспанның таза ауылдық жерлерге қарағанда күңгірт және аз көкшіл болып көрінетінін жиі байқаймыз.
Сонымен қатар, ауаның ластануы қышқыл жаңбыр және фотохимиялық смог сияқты басқа да құбылыстарды тудыруы мүмкін, бұл тек аспанның түсіне ғана емес, сонымен қатар ауа сапасы мен адам денсаулығына да әсер етеді.
Маусымдық өзгерістер және географиялық орналасуы
Маусымдық өзгерістер аспан түсіне де әсер етеді. Жазда ауа таза және құрғақ болады, бұл Рейли шашырауын тиімдірек етеді және аспан ашық көк болып көрінеді. Сонымен қатар, жаңбырлы немесе қысқы мезгілдерде жоғары ылғалдылық пен бұлттар аспанды жиі жауып, оны аздап күңгірт немесе сұрғылт етеді.
Географиялық орналасуы аспанның түсіне де әсер етеді. Полярлық аймақтарда қатты жел мен таза ауа полярлық аспанды өте көк және ашық етіп көрсетеді. Керісінше, экваторға жақын аймақтарда аспан жоғары ылғалдылық пен бұлттардың жиі пайда болуына байланысты ақ немесе сұр болып көрінуі мүмкін.
Қорытынды
Біз күн сайын көріп жүрген аспан көк болып көрінеді, себебі Рейли шашырауы, яғни көк сияқты қысқа толқын ұзындығы бар жарық атмосферадағы ұсақ бөлшектермен күштірек шашырайтын физикалық құбылыс. Біздің көздеріміз күлгін жарыққа қарағанда көк жарыққа сезімтал, сондықтан күлгін жарық та көбірек шашырағанымен, аспан көк болып көрінеді.
Сонымен қатар, ауаның ластануы, жыл мезгілдері және географиялық орналасуы сияқты басқа да факторлар аспан түсін анықтауда маңызды рөл атқарады. Бұл құбылыстарды түсіну арқылы біз табиғаттың қарапайым, бірақ өте күрделі сұлулығын жақсырақ бағалай аламыз.
Сондықтан, ашық күні көк аспанға қараған кезде, сол көрінетін сұлулықтың артында таңғажайып ғылым бар екенін ұмытпаңыз. Әлем жұмбақтарға толы, ал көк аспан зерттеліп, түсінілуін күтіп тұрған көптеген құбылыстардың бірі ғана.
