Proč jsou mraky černé a mraky bílé? Proč je nebe přes den modré a večer červené? Proč je nebe modré: fyzika
Krásu oblohy více než jednou znázornili umělci, popsali spisovatelé a básníci, dokonce i lidé velmi vzdálení umění hledí do této svůdné propasti, obdivují ji, nenacházejí ani slova, ani dostatek emocí, aby vyjádřili ty pocity, které vzrušují duši a mysl. Výšky přitahují člověka v jakékoli roli, je krásný svým křišťálově modrým povrchem, neméně atraktivní jsou jeho kypící proudy bílo-šedých mraků, vystřídané světlými inkluzemi cirrů nebo bujných kupovitých „jehňat“. A bez ohledu na to, jak melancholicky může vypadat zatažená obloha, zahalující svou hloubkou, ohlušující a utlačující celou svou hmotou, vyvolává také bouři emocí a zážitků, přivádějící myšlenky na zvláštní vlnu.
Krásu vidí pozorovatel
Každý člověk vnímá svět jinak. Pro někoho je ponurá a šedá, jiní naopak vidí jen rozkvetlou, zelenou planetu plnou barev. Jinak hodnotíme i nebesa nad hlavou. Pokud vezmeme v úvahu člověka s běžným vnímáním barev, pak uvidí oblohu tak, jak je běžně považována – modrou, šedou, narůžovělou při západu slunce, kouřově šedou při svítání.
Ve skutečnosti jsou tyto barvy pouze tím, co nám jsou schopny sdělit naše oči a mozek. Pro lidské oči je nejjednodušší vnímat zataženou oblohu jako šedou. Za jasného počasí máme nad hlavou nekonečné azuro, ale ve skutečnosti se atmosférická kupole při pohledu ze Země blíží spíše fialovému odstínu.
V této publikaci zjistíme, proč je obloha za zamračeného dne šedá a co určuje sytost této barvy, zjistíme také, jak se její barva v průběhu dne a roku mění a co tyto procesy ovlivňuje.
Bezedný oceán nahoře
Nad územím evropských zemí obloha v teplé sezóně obvykle udivuje svou bohatostí Někdy o ní můžete říci, že je modro-modrá. Pokud se však alespoň jeden den věnujete tomu, co se děje nad našimi hlavami a pozorně sledujete přírodní procesy, zaznamenáte gradaci barev, která se velmi mění od okamžiku, kdy slunce vyjde až do okamžiku, kdy úplně zapadne.
V létě se obloha zdá tak jasná a vizuálně vysoká díky nízké vlhkosti a absenci velkého množství mraků, které se hromadící vodou postupně propadají blíže k zemi. Za jasného počasí se náš pohled ani nepodívá na stovky metrů dopředu, ale na vzdálenost 1-1,5 km. Proto vnímáme oblohu jako vysokou a jasnou – absence interference v dráze světelných paprsků v atmosféře zajišťuje, že se nelámou a oči vnímají její barvu jako modrou.
Proč nebe mění barvu
Tuto změnu popisuje věda, i když ne tak malebně jako spisovatelé, a nazývá se difúzní záření oblohy. Jednoduše a pro čtenáře přístupným jazykem lze procesy tvorby barev na obloze vysvětlit následovně. Světlo, které Slunce vyzařuje, prochází vzduchovou vrstvou kolem Země, která ho rozptyluje. Tento proces probíhá jednodušeji u krátkých vln. Během maximálního vzestupu nebeského tělesa nad naší planetou, v bodě umístěném mimo její směr, bude pozorována nejjasnější a nejsytější modrá barva.
Když však slunce zapadá nebo vychází, jeho paprsky procházejí tangenciálně k povrchu Země, jimi vyzařované světlo musí urazit delší dráhu, což znamená, že jsou rozptýleny ve vzduchu v mnohem větší míře než ve dne. Díky tomu člověk ráno a večer vnímá oblohu v růžových a červených barvách. Tento jev je nejvíce vidět, když je nad námi zatažená obloha. Mraky a mraky se pak velmi rozjasní, záře zapadajícího slunce je ohromí
Stormsteel
Ale co je to zatažená obloha? Proč se to tak stalo? Tento jev je jedním z článků koloběhu vody v přírodě. Částice vody stoupající vzhůru ve formě páry vstupují do vrstvy atmosféry s nižší teplotou. Hromadí se a ochlazují ve vysokých nadmořských výškách, spojují se a mění se v kapky. V tu chvíli, kdy jsou tyto částice ještě velmi malé, se našim očím objeví krásné bílé kupovité mraky. Čím jsou však kapky větší, tím je v oblacích více šedi.
Někdy při pohledu na oblohu, kterou se tato obrovská „jehňata“ vznáší, můžete vidět, že jedna z nich je natřena šedou barvou, zatímco jiné dokonce nabývají ocelového, hromového odstínu. Tato přeměna se vysvětluje tím, že kapky v oblacích mají různé velikosti a tvary, a proto různě lámou světlo. Když je obloha úplně zatažená, je celá vymalovaná v mykově šedých tónech, k nám dopadá jen bílé světlo.
Obrovské zakouřené prostory
Jsou dny, kdy šedá zatažená obloha nemá jedinou paseku. To se děje, když je koncentrace mraků a mraků velmi vysoká, obklopují celý vizuální prostor nad nimi. Někdy jsou vnímány jako obrovská tísnivá masa, připravená se zhroutit na vaši hlavu. Tento jev se navíc nejcharakterističtěji projevuje na podzim a v zimě, kdy je teplota vzduchu nízká, ale vlhkost naopak vysoká a pohybuje se na úrovni 80-90 %.
V takových dnech jsou mraky velmi blízko zemského povrchu, nacházejí se jen sto nebo dva metry od něj. Popis zatažené oblohy má často melancholické a depresivní tóny, a to s největší pravděpodobností souvisí právě s těmi vjemy, které se objevují, když se cítíte sami s tímto ponurým kolosem, připraveným spadnout na vás deštěm a zimou.
Všechno ale mohlo být jinak...
To, v jakých tónech hraje obloha, závisí na intenzitě světelného záření a vlnové délce dopadající na planetu, proto je v zimě i za jasných dnů modromodrá. Ale čím blíže je jaro a čím je slunce výše, tím jasnější je jeho modř, zejména ve dnech, kdy se opar v horních vrstvách atmosféry zkreslující světlo rozptýlí.
Vědci zjistili, že na jiných planetách obloha nemusí mít vůbec obvyklé modré a šedé barvy, například na Marsu je růžová i ve výšce denního světla.
Za krásného letního dne je někdy tak příjemné obdivovat sněhobílé mraky poletující po vysoké obloze, nabývající bizarních tvarů podivných zvířat, pohádkových zámků nebo jiných představ naznačených fantazií.
Jakmile se ale na kraji oblohy objeví černý dešťový mrak, bezstarostnou náladu okamžitě vystřídá nevědomý pocit úzkosti. Proč se to děje? Proč mraky, tak bílé a světlé, když se stanou bouřkovým mrakem, okamžitě ztmavnou a získají hlubokou, téměř černou barvu?
co jsou mraky?
Bez výjimky jsou všechny mraky obrovské, někdy i několik desítek kilometrů velké, nahromaděné drobné kapičky vody a ledové krystalky, které se silou větru pohybují nad povrchem Země ve výšce 0,5 až 30 kilometrů.
Mikroskopické rozměry prvků mraků – kapiček nebo kusů ledu – jim umožňují setrvat ve vzduchu po dlouhou dobu. Jakmile se ale vytvoří podmínky pro zvětšení oblačných prvků, příliš ztěžknou, potopí se a vypadnou z oblaku.
Mraky jsou:
- opeřený - rozprostřený po obloze ve formě obrovských peří nebo stuh, rovných nebo zakřivených;
- vrstvené - jako by se skládalo z několika vrstev položených na sebe, často mírně odlišných odstínů;
- cumulus - připomínající obrovské závěje nebo hrudky sněhobílé vaty létající vysoko na obloze.
Toto jsou hlavní formy mraků, v praxi se často navzájem kombinují tím nejbizarnějším způsobem, až se stávají cirrostratus, cirrocumulus, stratocumulus atd.
Jak se tvoří mraky?
Jak již bylo zmíněno výše, mraky jsou tvořeny kapičkami vodní páry. Každý den se z povrchu oceánů, moří, jezer a řek a jednoduše z povrchu země vypaří desítky tisíc tun vody. Zpočátku se tato voda nachází v teplých vrstvách vzduchu umístěných blízko povrchu.
Tento teplý vzduch podle fyzikálních zákonů stoupá, ale čím dále se vzdaluje od země, tím více se ochlazuje. Molekuly vody ztrácejí energii a začnou přecházet z plynného skupenství do kapalného skupenství a kondenzují ve formě kapiček.
Ale protože vzduch, který stoupá vzhůru, je řidší než spodní vrstva umístěná blízko povrchu, kapičky vody nemohou kondenzovat na dostatečně velkou velikost a zůstávají v atmosféře ve formě suspenze, malého aerosolu kapalných nebo pevných ledových částic. . To jsou mraky.
Odborníci tvrdí, že voda v nich je často přítomna v obou skupenstvích současně – jak ve formě kapek, tak v podobě ledových krů.
Proč mají mraky a mraky různé barvy?
Meteorologové tento termín nepoužívají "mrak", místo toho říkají "dešťový mrak" nebo "bouřkový mrak" . Všichni víme, že pokud se na obzoru objeví temný mrak a blíží se k nám, tak určitě brzy zaprší. Existuje velmi přímá souvislost mezi barvou mraku a jeho schopností vrhat kapky vody.
Faktem je, že struktura bílých mraků létajících na obloze ve výšce šesti kilometrů a více je velmi řídká a volná. Proto jimi sluneční světlo prochází téměř bez překážek, jako matným stínidlem lampy. Působí dojmem sněhově bílé vzdušné hmoty, lehké a zářivé.
Když mrak z různých důvodů sestoupí do výšky dvou kilometrů a méně, zhoustne a sluneční paprsky projdou jeho tloušťkou obtížněji.
Čím níže mrak klesá, tím je tmavší: nejprve nabere lehký šedavý nádech, pak se stává výrazně šedým, modrým nebo fialovým.
Současně se vzduchová hmota stává hustší a nejmenší kapičky se přibližují k sobě. To způsobuje zvětšení velikosti kapiček vody, což dále zhoršuje průchod slunečního světla oblakem. Je stále těžší a klesá níž a níž, a pak přijde okamžik, kdy mrak již kapky vody neudrží a začnou padat k zemi.
Proces kondenzace pokračuje, dokud se mrak nezmenší a nezačne stoupat do horních vrstev atmosféry.
Je tedy zřejmé, že barva oblaku závisí především na jeho hustotě: čím vyšší je tento indikátor, tím tmavší je oblak.
Největší hustotu mají déšť a bouřkové mraky, kapky vody v nich již zkondenzovaly téměř do bodu, kdy jsou připraveny rozlít se na zem. Proto vypadá dešťový mrak těžký a černý a mrak bílý a lehký.
Jedním z charakteristických znaků člověka je zvědavost. Pravděpodobně každý se jako dítě díval na oblohu a přemýšlel: „Proč je nebe modré? Jak se ukazuje, odpovědi na takové zdánlivě jednoduché otázky vyžadují určitou znalostní základnu v oblasti fyziky, a proto ne každý rodič bude schopen správně vysvětlit svému dítěti důvod tohoto jevu.
Podívejme se na tento problém z vědeckého hlediska.
Rozsah vlnových délek elektromagnetického záření pokrývá téměř celé spektrum elektromagnetického záření, které zahrnuje i záření viditelné pro člověka. Na obrázku níže je znázorněna závislost intenzity slunečního záření na vlnové délce tohoto záření.
Při analýze tohoto obrázku si můžeme všimnout skutečnosti, že viditelné záření je také reprezentováno nerovnoměrnou intenzitou pro záření různých vlnových délek. Fialová barva tedy přispívá k viditelnému záření relativně málo a největší podíl má modrá a zelená barva.
Proč je nebe modré?
V první řadě je tato otázka vyvolána skutečností, že vzduch je bezbarvý plyn a neměl by vyzařovat modré světlo. Je zřejmé, že příčinou takového záření je naše hvězda.
Jak víte, bílé světlo je ve skutečnosti kombinací záření všech barev viditelného spektra. Pomocí hranolu lze světlo jasně rozdělit do celé škály barev. Podobný efekt nastává na obloze po dešti a tvoří duhu. Když sluneční světlo vstoupí do zemské atmosféry, začne se rozptylovat, tzn. záření mění svůj směr. Zvláštnost složení vzduchu je však taková, že když do něj vstoupí světlo, záření s krátkou vlnovou délkou se rozptyluje silněji než záření dlouhovlnné. S přihlédnutím k dříve zobrazenému spektru tedy můžete vidět, že červené a oranžové světlo při průchodu vzduchem prakticky nezmění svou trajektorii, zatímco fialové a modré záření znatelně změní svůj směr. Z tohoto důvodu se ve vzduchu objevuje určité „putující“ krátkovlnné světlo, které je v tomto prostředí neustále rozptýleno. V důsledku popsaného jevu se zdá, že z každého bodu na obloze je vyzařováno krátkovlnné záření ve viditelném spektru (fialové, azurové, modré).
Známým faktem vnímání záření je, že lidské oko může zachytit, vidět záření pouze tehdy, pokud přímo vstoupí do oka. Pak při pohledu na oblohu s největší pravděpodobností uvidíte odstíny tohoto viditelného záření, jehož vlnová délka je nejkratší, protože se ve vzduchu nejlépe rozptyluje.
Proč při pohledu do Slunce nevidíte jasně červenou barvu? Za prvé, je nepravděpodobné, že člověk bude schopen pečlivě zkoumat Slunce, protože intenzivní záření může poškodit zrakový orgán. Za druhé, navzdory existenci takového jevu, jako je rozptyl světla ve vzduchu, většina světla vyzařovaného Sluncem se dostane na povrch Země, aniž by bylo rozptýleno. Proto se všechny barvy viditelného spektra záření spojují a tvoří světlo s výraznější bílou barvou.
Vraťme se ke světlu rozptýlenému vzduchem, jehož barva, jak jsme již určili, by měla mít nejkratší vlnovou délku. Z viditelného záření má fialová nejkratší vlnovou délku, následuje modrá a modrá má o něco delší vlnovou délku. Vezmeme-li v úvahu nerovnoměrnou intenzitu slunečního záření, je zřejmé, že příspěvek fialové barvy je zanedbatelný. Proto největší příspěvek k záření rozptýlenému vzduchem pochází z modré, následované modrou.
Proč je západ slunce červený?
V případě, že se Slunce schová za obzor, můžeme pozorovat stejné dlouhovlnné záření červeno-oranžové barvy. V tomto případě musí světlo ze Slunce urazit v zemské atmosféře znatelně větší vzdálenost, než se dostane do oka pozorovatele. V místě, kde sluneční záření začíná interagovat s atmosférou, jsou nejvýraznější barvy modrá a modrá. Se vzdáleností však krátkovlnné záření ztrácí na intenzitě, protože je po cestě výrazně rozptýleno. Zatímco dlouhovlnné záření odvádí vynikající práci při pokrytí tak dlouhých vzdáleností. Proto je Slunce při západu slunce červené.
Jak již bylo zmíněno dříve, ačkoli je dlouhovlnné záření ve vzduchu rozptýleno slabě, k rozptylu stále dochází. Slunce tedy na obzoru vyzařuje světlo, ze kterého se k pozorovateli dostává pouze záření červeno-oranžových odstínů, které má nějaký čas na to, aby se rozptýlilo v atmosféře a vytvořilo již zmíněné „putující“ světlo. Posledně jmenovaný barví oblohu do pestrých odstínů červené a oranžové.
Proč jsou mraky bílé?
Když už mluvíme o oblacích, víme, že se skládají z mikroskopických kapiček kapaliny, které rozptylují viditelné světlo téměř rovnoměrně, bez ohledu na vlnovou délku záření. Poté se rozptýlené světlo, nasměrované všemi směry od kapky, opět rozptyluje na další kapičky. V tomto případě je zachována kombinace záření všech vlnových délek a mraky „září“ (odrážejí se) bíle.
Pokud je počasí zataženo, pak na zemský povrch dopadá jen málo slunečního záření. V případě velkých mraků nebo jejich velkého počtu se část slunečního světla pohltí, což způsobí, že obloha se ztmaví a získá šedou barvu.
Víte, jak se objevují mraky, proč se některé stávají mraky, zatímco jiné zůstávají svěžími sněhobílými jehňaty? Náš úžasný nový produkt „Clouds“ vám o tom poví. Pozorujeme a studujeme“ – to je pro opravdové milovníky mraků a proč všech věkových kategorií.
Proč jsou mraky bílé a mraky černé, jak se rodí mraky a přeludy a je pravda, že existuje Společnost milovníků mraků? Pojďme si promluvit.
To je motto The Cloud Appreciation Society, mezinárodní organizace založené v roce 2004 v Anglii Gavinem Praetorem-Pinneym. Sdružuje 30 000 milovníků cloudu z 94 zemí. Jsou to lidé, kteří sní o tom, že ostatním odhalí krásu zatažené oblohy. Přidejte se k nám!
Stačí si lehnout na trávu a pozorovat mraky. Nebo se jen podívejte nahoru. Kdykoli budete chtít.
Jak se rodí cloud?
Když se horký vzduch mísí se studeným, ochlazuje se a může dosáhnout svého rosného bodu. Dochází ke kondenzaci. Vodní pára, usazená na částici ve vzduchu, se mění v kapky nebo ledové krystaly, které, když se shromáždí, vytvoří mrak.
Nejčastěji se to stane, když horký vzduch stoupá ze země a setkává se se studeným vzduchem nahoře - v atmosféře. Jev podobný mrakům lze pozorovat i na povrchu Země. Země nebo voda, ohřátá během dne, se ochlazuje pomaleji než vzduch. Když se studený noční vzduch dostane do kontaktu s teplým vzduchem blízko povrchu země nebo vody, vytvoří se mlha.
Ilustrace z knihy
Ano, ano, mlha se také skládá z prvků oblačnosti. Je to v podstatě velký mrak ležící na zemi.
Proč jsou mraky bílé a mraky černé?
Pokud se mraky skládají z kapiček, proč jsou bílé? Protože prvky mraků odrážejí světlo: krystaly a kapky se lesknou v paprscích slunce. A čím menší prvky a čím větší počet, tím bělejší je oblak.
Šedé, namodralé a černé bouřkové mraky se skládají ze stejných kapek. Jde jen o to, že v těžkých mracích na sebe mohou vrhat stíny (a dokonce i na sebe), a proto vypadají tmavší. Existují i hustší mraky – skládají se z velkých krystalů a kapek, takže sluneční paprsky jimi nemohou proniknout. Při pohledu ze země vypadají temně a zlověstně.
Ilustrace z knihy
Když je ale přeletíte třeba v letadle, budou úplně bílé.
Jak se tvoří fata morgána
Mrak se tvoří, když stoupá teplý vzduch. Tento horký stoupající proud vzduchu se nazývá termika. Vznášejí se na něm ptáci a kluzáky.
Stoupání je vidět, když se v horkém dni podíváte na zpevněnou cestu. Zdá se, že se vzduch nad asfaltem chvěje a cesta jako by byla pokryta loužemi. Tento jev se nazývá fata morgána.
Přelud lze vidět, když se setká horký a studený vzduch s různou hustotou. Na hranici médií s různou hustotou se paprsek světla láme a my vidíme přelud.
Mraky nejsou jen chomáče bavlny, které blokují slunce. Nejsou o nic méně krásné než hvězdy. Po přečtení této knihy se přesvědčíte sami.
Víte, jak se objevují mraky, proč se některé stávají mraky, zatímco jiné zůstávají svěžími sněhobílými jehňaty? Náš úžasný nový produkt „Clouds“ vám o tom poví. Pozorujeme a studujeme“ – to je pro opravdové milovníky mraků a proč všech věkových kategorií.
Proč jsou mraky bílé a mraky černé, jak se rodí mraky a přeludy a je pravda, že existuje Společnost milovníků mraků? Pojďme si promluvit.
To je motto The Cloud Appreciation Society, mezinárodní organizace založené v roce 2004 v Anglii Gavinem Praetorem-Pinneym. Sdružuje 30 000 milovníků cloudu z 94 zemí. Jsou to lidé, kteří sní o tom, že ostatním odhalí krásu zatažené oblohy. Přidejte se k nám!
Stačí si lehnout na trávu a pozorovat mraky. Nebo se jen podívejte nahoru. Kdykoli budete chtít.
Jak se rodí cloud?
Když se horký vzduch mísí se studeným, ochlazuje se a může dosáhnout svého rosného bodu. Dochází ke kondenzaci. Vodní pára, usazená na částici ve vzduchu, se mění v kapky nebo ledové krystaly, které, když se shromáždí, vytvoří mrak.
Nejčastěji se to stane, když horký vzduch stoupá ze země a setkává se se studeným vzduchem nahoře - v atmosféře. Jev podobný mrakům lze pozorovat i na povrchu Země. Země nebo voda, ohřátá během dne, se ochlazuje pomaleji než vzduch. Když se studený noční vzduch dostane do kontaktu s teplým vzduchem blízko povrchu země nebo vody, vytvoří se mlha.
Ano, ano, mlha se také skládá z prvků oblačnosti. Je to v podstatě velký mrak ležící na zemi.
Proč jsou mraky bílé a mraky černé?
Pokud se mraky skládají z kapiček, proč jsou bílé? Protože prvky mraků odrážejí světlo: krystaly a kapky se lesknou v paprscích slunce. A čím menší prvky a čím větší počet, tím bělejší je oblak.
Šedé, namodralé a černé bouřkové mraky se skládají ze stejných kapek. Jde jen o to, že v těžkých mracích na sebe mohou vrhat stíny (a dokonce i na sebe), a proto vypadají tmavší. Existují i hustší mraky – skládají se z velkých krystalů a kapek, takže sluneční paprsky jimi nemohou proniknout. Při pohledu ze země vypadají temně a zlověstně.
Když je ale přeletíte třeba v letadle, budou úplně bílé.
Jak se tvoří fata morgána
Mrak se tvoří, když stoupá teplý vzduch. Tento horký stoupající proud vzduchu se nazývá termika. Vznášejí se na něm ptáci a kluzáky.
Stoupání je vidět, když se v horkém dni podíváte na zpevněnou cestu. Zdá se, že se vzduch nad asfaltem chvěje a cesta jako by byla pokryta loužemi. Tento jev se nazývá fata morgána.
Přelud lze vidět, když se setká horký a studený vzduch s různou hustotou. Na hranici médií s různou hustotou se paprsek světla láme a my vidíme přelud.
Mraky nejsou jen chomáče bavlny, které blokují slunce. Nejsou o nic méně krásné než hvězdy. Po přečtení této knihy se přesvědčíte sami.