Prečo sa oblaky stali čiernymi a nízkymi? Prečo sú oblaky čierne?
Mnohí z nás, dokonca aj vo svojom vzdialenom detstve, si aspoň raz položili podobnú otázku: prečo je obloha nad nami modrá? Svetlo, ktoré k nám prichádza priamo zo Slnka, je totiž v podstate biele, nie modré. S pribúdajúcimi rokmi však ľudia o túto problematiku zrejme nestratili záujem. Mnohým by nevadilo upokojiť svoju zvedavosť a ešte zisťovať, prečo je nebeská klenba práve modrá.
Prečo je obloha modrá: fyzika
Fyzika vám pomôže podrobnejšie preniknúť do všetkých zložitostí tejto problematiky, kde vedci už dávno prišli na dôvody a všetko dôkladne študovali. Môžeme len ochutnať plody ich namáhavej práce.
Začnime teda tým, čo odlišuje našu planétu od ostatných – prítomnosťou vzduchu, ktorý môžu živé organizmy dýchať. Hoci jeho zloženie zahŕňa dusík, kyslík, oxid uhličitý, vodnú paru a rôzne prachové častice, ktoré sú neustále v pohybe, napriek tomu zostáva absolútne transparentné. Ale slnečné svetlo má obrovské množstvo farieb, sú nám známe ako farby dúhy. Každá zo siedmich farieb má svoju vlnu, lúč a všetky sú rôzne dlhé.
Aby sa slnečné svetlo dostalo na zem, musí preraziť obrovskú vrstvu vzduchu. Práve pri prechode svetla vzduchom sa lúče začínajú rozptyľovať a tento proces prebieha intenzívnejšie pri modrej farbe. To sa vysvetľuje veľmi jednoducho – vlnová dĺžka modrého svetla je najkratšia. Takto sa z fyzikálneho hľadiska vysvetľuje modrosť oblohy.
Fyzika odpovedala na našu otázku "prečo je obloha modrá", ale čo tie oblaky, veď majú biely odtieň, aj keď sú vo vzduchu. Bolo by logické predpokladať, že slnečné lúče by sa cez mraky rozptyľovali rovnakým spôsobom ako pri prechode vzduchom. Na túto problematiku je však potrebné pristupovať z trochu iného uhla.
Oblaky sú v prvom rade drobné čiastočky vody, ktoré sa vyparili z povrchu zeme a zoskupili sa do plynnej hmoty. Ale bez ohľadu na to, aké malé sú tieto častice, budú stále oveľa väčšie ako molekula vzduchu. Odpoveď na túto otázku spočíva vo veľkosti molekúl.
Ako vieme, slnečné lúče prenikajúce do zemskej atmosféry narážajú na svojej ceste na prekážku – vzduch, ktorý je možné prekonať len rozptylom. Ale táto metóda nefunguje s oblakmi kvôli rovnakej veľkosti molekúl. Svetlo, ktoré sa stretne s mikrokvapkou vody, sa neláme, ale naopak odráža od jej povrchu.
Slnečnému lúču to umožňuje zostať vo svojej pôvodnej farebnej palete, teda bielej, pričom molekuly oblakov zafarbí na bielo.
Napriek vedeckému pokroku a voľnému prístupu k mnohým zdrojom informácií je zriedkavé, že človek dokáže správne odpovedať na otázku, prečo je obloha modrá.
Prečo je obloha počas dňa modrá alebo modrá?
Biele svetlo – to je to, čo Slnko vyžaruje – sa skladá zo siedmich častí farebného spektra: červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a fialová. Malá riekanka známa zo školy – „Každý poľovník chce vedieť, kde bažant sedí“ – presne určuje farby tohto spektra začiatočnými písmenami každého slova. Každá farba má svoju vlnovú dĺžku svetla: červená je najdlhšia a fialová je najkratšia.
Nám známa obloha (atmosféra) pozostáva z pevných mikročastíc, drobných kvapiek vody a molekúl plynu. Už dlhú dobu existuje niekoľko mylných predpokladov, ktoré sa snažia vysvetliť, prečo je obloha modrá:
- atmosféra, pozostávajúca z drobných čiastočiek vody a molekúl rôznych plynov, dobre prepúšťa lúče modrého spektra a nedovoľuje, aby sa lúče červeného spektra dotýkali Zeme;
- Malé pevné častice - napríklad prach - suspendované vo vzduchu najmenej rozptyľujú modré a fialové vlnové dĺžky, a preto sa im na rozdiel od iných farieb spektra darí dostať sa na povrch Zeme.
Tieto hypotézy podporovali mnohí slávni vedci, no výskum anglického fyzika Johna Rayleigha ukázal, že pevné častice nie sú hlavnou príčinou rozptylu svetla. Sú to molekuly plynov v atmosfére, ktoré rozdeľujú svetlo na farebné zložky. Biely slnečný lúč, ktorý sa zráža s časticou plynu na oblohe, sa rozptyľuje (rozptyľuje) do rôznych smerov.
Keď sa zrazí s molekulou plynu, každá zo siedmich farebných zložiek bieleho svetla sa rozptýli. Zároveň sa svetlo s dlhšími vlnami (červená zložka spektra, kam patrí aj oranžová a žltá) rozptyľuje horšie ako svetlo s krátkymi vlnami (modrá zložka spektra). Z tohto dôvodu zostáva po rozptýlení vo vzduchu osemkrát viac farieb modrého spektra ako červených.
Hoci fialová má najkratšiu vlnovú dĺžku, obloha sa stále javí ako modrá kvôli zmesi fialových a zelených vĺn. Okrem toho naše oči vnímajú modrú farbu lepšie ako fialovú, vzhľadom na rovnaký jas oboch. Práve tieto skutočnosti určujú farebnú schému oblohy: atmosféra je doslova naplnená lúčmi modro-modrej farby.
Prečo je potom západ slnka červený?
Obloha však nie je vždy modrá. Prirodzene vyvstáva otázka: ak celý deň vidíme modrú oblohu, prečo je západ slnka červený? Vyššie sme zistili, že červenú farbu najmenej rozptyľujú molekuly plynu. Pri západe Slnka sa Slnko približuje k obzoru a slnečný lúč smeruje k zemskému povrchu nie vertikálne, ako cez deň, ale pod uhlom.
Cesta, ktorú prejde atmosférou, je preto oveľa dlhšia ako cesta cez deň, keď je Slnko vysoko. Z tohto dôvodu sa modro-modré spektrum absorbuje v hrubej vrstve atmosféry a nedosiahne Zem. A dlhšie svetelné vlny červeno-žltého spektra dosahujú povrch Zeme, sfarbujú oblohu a oblaky do červenej a žltej farby charakteristickej pre západ slnka.
Prečo sú oblaky biele?
Dotknime sa témy oblakov. Prečo sú na modrej oblohe biele oblaky? Najprv si pripomeňme, ako vznikajú. Vlhký vzduch obsahujúci neviditeľnú paru, ohriaty na povrchu zeme, stúpa a expanduje kvôli skutočnosti, že tlak vzduchu je v hornej časti nižší. Ako sa vzduch rozpína, ochladzuje sa. Keď vodná para dosiahne určitú teplotu, kondenzuje okolo atmosférického prachu a iných suspendovaných pevných látok, čo vedie k malým kvapôčkam vody, ktoré sa spájajú a vytvárajú oblak.
Napriek ich relatívne malej veľkosti sú častice vody oveľa väčšie ako molekuly plynu. A ak sa pri stretnutí s molekulami vzduchu slnečné lúče rozptýlia, potom keď sa stretnú s kvapkami vody, svetlo sa od nich odráža. Pôvodne biely slnečný lúč v tomto prípade nemení svoju farbu a zároveň „zafarbí“ molekuly oblakov na bielo.
Za pekného letného dňa je niekedy také príjemné obdivovať snehobiele oblaky lietajúce po vysokej oblohe, ktoré nadobúdajú bizarné tvary zvláštnych zvierat, rozprávkové zámky alebo iné predstavy naznačené.
No akonáhle sa na okraji oblohy objaví čierny dažďový mrak, bezstarostnú náladu okamžite vystrieda nevedomý pocit úzkosti. Prečo sa to deje? Prečo oblaky, také biele a svetlé, keď sa z nich stane búrkový mrak, okamžite stmavnú a získajú hlbokú, takmer čiernu farbu?
čo sú mraky?
Všetky oblaky sú bez výnimky obrovské, niekedy aj niekoľko desiatok kilometrov veľké, nahromadené drobné kvapôčky vody a ľadové kryštáliky, ktoré sa silou vetra presúvajú nad povrch zeme vo výške 0,5 až 30 kilometrov.
Mikroskopické rozmery prvkov oblakov – kvapiek alebo kúskov ľadu – im umožňujú zostať vo vzduchu dlhý čas. Akonáhle sa však vytvoria podmienky na zväčšovanie prvkov oblakov, stanú sa príliš ťažkými, potopia sa a vypadnú z oblaku.
Mraky sú:
- pernaté - rozložené po oblohe vo forme obrovských peria alebo stuh, rovné alebo zakrivené;
- vrstvený - akoby pozostával z niekoľkých vrstiev položených na sebe, často mierne odlišných odtieňov;
- cumulus - pripomínajúci obrovské snehové záveje alebo hrudky snehobielej vaty lietajúce vysoko na oblohe.
Toto sú hlavné formy oblakov, v praxi sa často navzájom kombinujú najbizarnejším spôsobom, pričom sa stávajú cirrostratus, cirrocumulus, stratocumulus atď.
Ako vznikajú oblaky?
Ako už bolo spomenuté vyššie, oblaky sú tvorené kvapôčkami vodnej pary. Každý deň sa z povrchu oceánov, morí, jazier a riek a jednoducho z povrchu zeme odparia desaťtisíce ton vody. Spočiatku sa táto voda nachádza v teplých vrstvách vzduchu umiestnených blízko povrchu.
Tento teplý vzduch podľa fyzikálnych zákonov stúpa, ale čím ďalej sa vzďaľuje od zeme, tým viac sa ochladzuje. Molekuly vody, ktoré strácajú energiu, začínajú prechádzať z plynného do kvapalného stavu a kondenzujú vo forme kvapiek.
Ale keďže vzduch, ktorý stúpa nahor, je redší ako spodná vrstva nachádzajúca sa blízko povrchu, kvapky vody nemôžu kondenzovať na dostatočne veľkú veľkosť a zostávajú v atmosfére vo forme suspenzie, malého aerosólu kvapalných alebo pevných častíc ľadu. . Toto sú mraky.
Odborníci tvrdia, že voda v nich je často prítomná v oboch skupenstvách súčasne – ako vo forme kvapiek, tak aj vo forme ľadových krýh.
Prečo majú oblaky a oblaky rôzne farby?
Meteorológovia tento výraz nepoužívajú "oblak", namiesto toho hovoria "dažďový oblak" alebo "búrkový oblak" . Všetci vieme, že ak sa na obzore objaví tmavý mrak a blíži sa k nám, tak čoskoro určite prší. Existuje veľmi priama súvislosť medzi farbou oblaku a jeho schopnosťou púšťať kvapky vody.
Faktom je, že štruktúra bielych oblakov letiacich na oblohe vo výške šesť a viac kilometrov je veľmi riedka a voľná. Preto cez ne prechádza slnečné svetlo takmer bez prekážok, ako cez matné tienidlo lampy. Pôsobí dojmom snehobielej vzduchovej hmoty, svetlej a žiarivej.
Keď oblak z rôznych dôvodov klesne do výšky dvoch kilometrov alebo menej, zhustne a slnečné lúče prejdú jeho hrúbkou ťažšie.
Čím nižšie oblak klesá, tým je tmavší: najprv nadobudne jemný sivastý odtieň, potom sa výrazne zmení na sivú, modrú alebo fialovú.
Súčasne sa vzduchová hmota stáva hustejšou a najmenšie kvapôčky sa približujú k sebe. To spôsobuje zväčšovanie veľkosti kvapiek vody, čo ďalej zhoršuje prechod slnečného svetla cez oblak. Je stále ťažší a klesá nižšie a nižšie a potom príde chvíľa, keď mrak už nedokáže zadržať kvapky vody a tie začnú padať na zem.
Proces kondenzácie pokračuje, kým sa oblak nestane menej hustým a nezačne stúpať do vyšších vrstiev atmosféry.
Je teda zrejmé, že farba oblaku závisí hlavne od jeho hustoty: čím je tento indikátor vyšší, tým je oblak tmavší.
Najvyššiu hustotu majú dážď a búrky, kvapôčky vody v nich už skondenzovali takmer do bodu, kedy sú pripravené rozliať sa na zem. To je dôvod, prečo dažďový oblak vyzerá ťažký a čierny a oblak biely a ľahký.
Viete, ako sa objavujú oblaky, prečo sa niektoré stávajú oblakmi, zatiaľ čo iné zostávajú sviežimi snehobielymi baránkami? Náš úžasný nový produkt „Clouds“ vám o tom povie. Pozorujeme a študujeme“ - je pre skutočných milovníkov oblakov a dôvodov všetkých vekových kategórií.
Prečo sú oblaky biele a oblaky čierne, ako sa rodia oblaky a fatamorgány a je pravda, že existuje Spoločnosť milovníkov oblakov? Poďme sa rozprávať.
To je motto The Cloud Appreciation Society, medzinárodnej organizácie založenej v roku 2004 v Anglicku Gavinom Praetorom-Pinneym. Združuje 30 000 milovníkov cloudu z 94 krajín. Sú to ľudia, ktorí snívajú o tom, že ostatným odhalia krásu zamračenej oblohy. Pripoj sa k nám!
Stačí si ľahnúť na trávu a pozerať sa na oblaky. Alebo sa len pozrite hore. Kedykoľvek chceš.
Ako sa rodí oblak?
Keď sa horúci vzduch zmieša so studeným, ochladí sa a môže dosiahnuť svoj rosný bod. Dochádza ku kondenzácii. Vodná para, ktorá sa usadzuje na častici vo vzduchu, sa mení na kvapky alebo ľadové kryštály, ktoré keď sa zhromaždia, vytvoria oblak.
Najčastejšie sa to stane, keď horúci vzduch stúpa zo zeme a stretáva sa so studeným vzduchom nad - v atmosfére. Úkaz podobný oblakom možno pozorovať aj na povrchu zeme. Zem alebo voda, zohriata počas dňa, sa ochladzuje pomalšie ako vzduch. Keď sa studený nočný vzduch dostane do kontaktu s teplým vzduchom blízko povrchu zeme alebo vody, vytvorí sa hmla.
Áno, áno, hmla sa skladá aj z oblačných prvkov. Je to v podstate veľký oblak ležiaci na zemi.
Prečo sú oblaky biele a oblaky čierne?
Ak sú oblaky tvorené kvapôčkami, prečo sú biele? Pretože prvky oblakov odrážajú svetlo: kryštály a kvapky sa lesknú v lúčoch slnka. A čím menšie prvky a čím väčší počet, tým je oblak belší.
Sivé, modrasté a čierne búrkové mraky pozostávajú z rovnakých kvapiek. Ide len o to, že v ťažkých mrakoch môžu na seba (a dokonca aj na seba) vrhať tiene, a preto vyzerajú tmavšie. Existujú aj hustejšie oblaky – skladajú sa z veľkých kryštálov a kvapiek, takže slnečné lúče cez ne nepreniknú. Pri pohľade zo zeme pôsobia temne a zlovestne.
Ale ak nad nimi preletíte, napríklad v lietadle, budú úplne biele.
Ako sa tvorí fatamorgána
Pri stúpaní teplého vzduchu vzniká oblak. Tento horúci stúpajúci prúd vzduchu sa nazýva termický. Vznášajú sa na ňom vtáky a vetrone.
Termál je vidieť, ak sa pozriete na spevnenú cestu v horúcom dni. Zdá sa, že vzduch nad asfaltom sa trasie a cesta sa zdá byť pokrytá mlákami. Tento jav sa nazýva fatamorgána.
Pri stretnutí horúceho a studeného vzduchu, ktoré majú rôznu hustotu, je vidieť fatamorgánu. Na hranici médií s rôznou hustotou sa lúč svetla láme a vidíme fatamorgánu.
Mraky nie sú len chumáčiky bavlny, ktoré blokujú slnko. Nie sú o nič menej krásne ako hviezdy. Po prečítaní tejto knihy sa presvedčíte sami.
- Taiga čaj: zloženie, indikácie a podmienky skladovania pre kolekciu Taiga čaj
- Aké mäso je pre človeka najzdravšie?
- Znamenia zvestovania Panny Márie, ako aj rituály a zákazy Zvestovacie zvyky a znamenia, čo môžete robiť
- Hubárčenie: všeobecné pravidlá a rady pre začínajúcich hubárov Snívajte o zbieraní húb v lese