Zakaj so oblaki črni in oblaki beli? Zakaj je nebo podnevi modro, zvečer pa rdeče? Zakaj je nebo modro: fizika
Lepoto neba so večkrat upodabljali umetniki, opisovali pisatelji in pesniki, tudi ljudje, ki so zelo daleč od umetnosti, zrejo v to privlačno brezno, ga občudujejo, ne najdejo ne besed ne dovolj čustev, da bi izrazili tiste občutke, ki burijo dušo in um. Višina pritegne človeka v kakršni koli vlogi, lepa je s svojo kristalno modro površino, nič manj privlačni niso njeni kipeči tokovi belo-sivih oblakov, ki jih nadomestijo svetli vključki cirusov ali bujnih kumulusov »jagenjčkov«. In ne glede na to, kako melanholično je videti oblačno nebo, ki obdaja s svojo globino, oglušujoče in tlači s svojo celotno maso, povzroči tudi vihar čustev in izkušenj, ki pripelje misli do posebnega vala.
Lepoto vidi opazovalec
Vsaka oseba svet dojema drugače. Za nekatere je mračno in sivo, drugi pa, nasprotno, vidijo le cvetoč, zelen planet, poln barv. Tudi nebesa nad glavo ocenjujemo različno. Če upoštevamo osebo z običajnim barvnim zaznavanjem, potem bo videl nebo, kot se običajno šteje - modro, sivo, rožnato ob sončnem zahodu, dimljeno sivo ob zori.
Pravzaprav so te barve le tisto, kar nam znajo posredovati naše oči in možgani. Oblačno nebo človeško oko najlažje zazna kot sivo. V jasnem vremenu imamo nad glavo neskončno modrino, v resnici pa je atmosferska kupola bližje vijoličnemu odtenku, gledano z Zemlje.
V tej publikaciji bomo izvedeli, zakaj je nebo sivo v oblačnem dnevu in kaj določa nasičenost te barve; izvedeli bomo tudi, kako se spreminja njegova barva skozi dan in leto ter kaj vpliva na te procese.
Zgoraj ocean brez dna
Nad ozemljem evropskih držav nebo v topli sezoni običajno preseneča s svojim bogastvom. Včasih lahko rečemo, da je modro-modro. Če pa se vsaj en dan posvetite dogajanju nad našimi glavami in pozorno opazujete naravne procese, boste opazili gradacijo barv, ki se zelo spreminja od trenutka, ko sonce vzide, do trenutka, ko popolnoma zaide.
Poleti se nebo zdi tako jasno in vizualno visoko zaradi nizke vlažnosti in odsotnosti velikega števila oblakov, ki se ob kopičenju vode postopoma pogrezajo bližje tlom. V jasnem vremenu naš pogled niti ne gleda na stotine metrov naprej, ampak na razdaljo 1-1,5 km. Zato nebo zaznavamo kot visoko in svetlo – odsotnost motenj na poti svetlobnih žarkov v atmosferi zagotavlja, da se ti ne lomijo, oči pa njegovo barvo zaznajo kot modro.
Zakaj nebo spremeni barvo
To spremembo znanost opisuje, čeprav ne tako slikovito kot pisci, in jo imenuje difuzno sevanje neba. Če govorimo v preprostem in bralcu dostopnem jeziku, lahko procese nastajanja barv na nebu razložimo na naslednji način. Svetloba, ki jo oddaja sonce, prehaja skozi zračno plast okoli Zemlje, ki jo razprši. Ta proces poteka preprosteje pri valovih kratke dolžine. Med največjim dvigom nebesnega telesa nad našim planetom, na točki, ki se nahaja zunaj njegove smeri, bo opazna najsvetlejša in najbolj nasičena modra barva.
Ko pa sonce zaide ali vzide, njegovi žarki prehajajo tangencialno na površje Zemlje, svetloba, ki jo oddajajo, mora prehoditi daljšo pot, kar pomeni, da se v zraku razpršijo v veliko večji meri kot podnevi. Posledično človek zjutraj in zvečer zaznava nebo v rožnatih in rdečih barvah. Ta pojav je najbolj viden, ko je nad nami oblačno nebo. Oblaki in oblaki takrat postanejo zelo svetli, sij zahajajočega sonca jih obarva osupljivo
Stormsteel
Toda kaj je oblačno nebo? Zakaj postane tako? Ta pojav je eden od členov vodnega cikla narave. Delci vode, ki se dvigajo navzgor v obliki pare, vstopijo v atmosferski sloj z nižjo temperaturo. Ko se kopičijo in ohlajajo na visoki nadmorski višini, se povezujejo med seboj in se spremenijo v kapljice. V tistem trenutku, ko so ti delci še zelo majhni, se našim očem prikažejo čudoviti beli kumulusi. Vendar, večje ko postajajo kapljice, več sivine je v oblakih.
Včasih lahko ob pogledu na nebo, skozi katerega lebdijo ti ogromni »jagnjeta«, opazite, da je en del pobarvan sivo, drugi pa celo dobijo jeklen, gromozanski odtenek. Ta preobrazba je razložena z dejstvom, da imajo kapljice v oblakih različne velikosti in oblike, zato različno lomijo svetlobo. Ko je nebo popolnoma oblačno, je v celoti obarvano v mišje sive tone, do nas pride le bela svetloba.
Široka zadimljena prostranstva
So dnevi, ko sivo oblačno nebo nima niti ene jasnine. To se zgodi, ko je koncentracija oblakov in oblakov zelo visoka, ovijejo celoten vizualni prostor zgoraj. Včasih jih dojemamo kot ogromno pritiskajočo gmoto, pripravljeno, da se zruši na glavo. Poleg tega je ta pojav najbolj značilen jeseni in pozimi, ko je temperatura zraka nizka, vlažnost pa je, nasprotno, visoka in je na ravni 80-90%.
V takšnih dneh so oblaki zelo blizu zemeljske površine, nahajajo se le sto ali dva metra od nje. Opis oblačnega neba ima pogosto melanholične in depresivne note, kar je najverjetneje povezano ravno s tistimi občutki, ki se pojavijo, ko se počutite sami s tem mračnim kolosom, pripravljenim, da vas pade z dežjem in mrazom.
A vse bi lahko bilo drugače...
Toni, v katerih igra nebo, so odvisni od jakosti svetlobnega sevanja in valovne dolžine, ki doseže planet, zato je pozimi tudi ob jasnih dneh modrikasto modro. A bližje kot je pomlad in višje ko je sonce, svetlejša je njegova modrina, zlasti v dneh, ko se meglica v zgornjih plasteh ozračja, ki izkrivlja svetlobo, razblini.
Znanstveniki so ugotovili, da na drugih planetih nebo morda sploh nima običajnih modrih in sivih barv, na primer na Marsu je rožnato celo na vrhuncu dnevne svetlobe.
Na lep poletni dan je včasih tako prijetno občudovati snežno bele oblake, ki letijo po visokem nebu in prevzamejo bizarne oblike nenavadnih živali, pravljičnih gradov ali drugih podob, ki jih predlaga domišljija.
A takoj, ko se na robu neba pojavi črn deževni oblak, brezskrbno razpoloženje takoj zamenja nezavedni občutek tesnobe. Zakaj se to dogaja? Zakaj oblaki, tako beli in svetli, ko postanejo nevihtni oblak, takoj potemnijo in pridobijo globoko, skoraj črno barvo?
Kaj so oblaki?
Brez izjeme so vsi oblaki ogromni, včasih več deset kilometrov veliki, kopičenja drobnih vodnih kapljic in ledenih kristalov, ki jih s silo vetra premika nad zemeljsko površino na nadmorski višini od 0,5 do 30 kilometrov.
Mikroskopske dimenzije elementov oblaka - kapljic ali koščkov ledu - jim omogočajo, da ostanejo v zraku dolgo časa. Ko pa se ustvarijo pogoji za večanje oblačnih elementov, ti postanejo pretežki, potonejo in izpadejo iz oblaka.
Oblaki so:
- pernate - razpršene po nebu v obliki ogromnih peres ali trakov, ravnih ali ukrivljenih;
- večplastna - kot da je sestavljena iz več plasti, položenih ena na drugo, pogosto nekoliko različnih odtenkov;
- kumulus - spominja na ogromne snežne zamete ali kepe snežno bele vate, ki letijo visoko v nebo.
To so glavne oblike oblakov, ki se v praksi pogosto kombinirajo med seboj na najbolj nenavaden način, tako da postanejo cirostratusi, cirokumulusi, stratokumulusi itd.
Kako nastanejo oblaki?
Kot že omenjeno, oblake tvorijo kapljice vodne pare. Vsak dan izhlapi več deset tisoč ton vode s površine oceanov, morij, jezer in rek ter preprosto s površine zemlje. Sprva se ta voda nahaja v toplih plasteh zraka blizu površine.
Ta topel zrak se po zakonih fizike dviga, a bolj ko se odmika od tal, bolj se ohlaja. Molekule vode, ki izgubljajo energijo, začnejo prehajati iz plinastega stanja v tekoče stanje in se kondenzirajo v obliki kapljic.
Ker pa je zrak, ki se je dvignil navzgor, bolj redek kot spodnja plast blizu površine, se vodne kapljice ne morejo kondenzirati do dovolj velike velikosti in ostanejo v ozračju v obliki suspenzije, drobnega aerosola tekočih ali trdnih delcev ledu. . To so oblaki.
Strokovnjaki pravijo, da je voda v njih pogosto prisotna v obeh stanjih hkrati – tako v obliki kapljic kot v obliki ledenih ploskev.
Zakaj imajo oblaki in oblaki različne barve?
Meteorologi tega izraza ne uporabljajo "oblak", namesto tega pravijo "dežni oblak" oz "nevihtni oblak" . Vsi vemo, da če se na obzorju pojavi temen oblak in se nam približuje, bo zagotovo kmalu deževalo. Obstaja zelo neposredna povezava med barvo oblaka in njegovo sposobnostjo odvajanja vodnih kapljic.
Dejstvo je, da je struktura belih oblakov, ki letijo po nebu na višini šest kilometrov ali več, zelo redka in ohlapna. Zato sončna svetloba prehaja skoznje skoraj neovirano, kot skozi moten senčnik. Daje vtis snežno bele zračne mase, lahke in sijoče.
Ko se oblak iz različnih razlogov spusti na višino dva kilometra ali manj, se zgosti in sončni žarki težje prehajajo skozi njegovo debelino.
Nižje kot se oblak spušča, temnejši je videti: sprva dobi rahlo sivkast odtenek, nato pa postane izrazito siv, moder ali vijoličen.
Hkrati se zračna masa zgosti, najmanjše kapljice pa se približajo druga drugi. Zaradi tega se vodne kapljice povečajo, kar dodatno ovira prehod sončne svetlobe skozi oblak. Postaja čedalje težja in tone vse nižje, nato pa pride trenutek, ko oblak ne more več zadržati vodnih kapljic in te začnejo padati na tla.
Proces kondenzacije se nadaljuje, dokler oblak ne postane manj gost in se začne dvigovati v zgornjo atmosfero.
Tako postane jasno, da je barva oblaka odvisna predvsem od njegove gostote: višji kot je ta indikator, temnejši je oblak.
Največjo gostoto imajo dež in nevihtni oblaki, vodne kapljice v katerih so se že zgostile skoraj do te mere, da se lahko razlijejo na tla. Zato je deževni oblak težak in črn, oblak pa bel in lahek.
Ena od značilnosti človeka je radovednost. Verjetno je vsak kot otrok pogledal v nebo in se spraševal: "zakaj je nebo modro?" Izkazalo se je, da odgovori na tako na videz preprosta vprašanja zahtevajo nekaj znanja s področja fizike, zato ne bo vsak starš svojemu otroku pravilno razložil vzroka za ta pojav.
Razmislimo o tem vprašanju z znanstvenega vidika.
Območje valovnih dolžin elektromagnetnega sevanja pokriva skoraj celoten spekter elektromagnetnega sevanja, kamor sodi tudi človeku vidno sevanje. Spodnja slika prikazuje odvisnost jakosti sončnega sevanja od valovne dolžine tega sevanja.
Ob analizi te slike lahko opazimo dejstvo, da je tudi vidno sevanje predstavljeno z neenakomerno intenzivnostjo za sevanje različnih valovnih dolžin. Tako ima vijolična barva relativno majhen prispevek k vidnemu sevanju, največji pa modra in zelena barva.
Zakaj je nebo modro?
Prvič, to vprašanje navaja dejstvo, da je zrak brezbarven plin in ne bi smel oddajati modre svetlobe. Očitno je vzrok takšnega sevanja naša zvezda.
Kot veste, je bela svetloba pravzaprav kombinacija sevanja vseh barv vidnega spektra. S pomočjo prizme je mogoče svetlobo jasno ločiti na celotno paleto barv. Podoben učinek se pojavi na nebu po dežju in tvori mavrico. Ko sončna svetloba vstopi v zemeljsko atmosfero, se začne razpršiti, tj. sevanje spremeni svojo smer. Posebnost sestave zraka pa je takšna, da se ob vstopu svetlobe vanj sevanje s kratko valovno dolžino razprši močneje kot dolgovalovno sevanje. Tako lahko ob upoštevanju predhodno prikazanega spektra vidite, da rdeča in oranžna svetloba pri prehodu skozi zrak praktično ne bosta spremenili svoje poti, medtem ko bo vijolično in modro sevanje opazno spremenilo svojo smer. Zaradi tega se v zraku pojavi določena »tavajoča« kratkovalovna svetloba, ki se v tem okolju nenehno sipa. Kot posledica opisanega pojava se zdi, da se kratkovalovno sevanje v vidnem spektru (vijolično, cian, modro) oddaja iz vsake točke na nebu.
Splošno znano dejstvo zaznavanja sevanja je, da lahko človeško oko ujame in vidi sevanje le, če pride neposredno v oko. Takrat boste ob pogledu v nebo najverjetneje videli odtenke tistega vidnega sevanja, katerega valovna dolžina je najkrajša, saj se prav to najbolje razprši v zraku.
Zakaj ne vidite jasno rdeče barve, ko gledate v Sonce? Prvič, malo verjetno je, da bo oseba lahko natančno pregledala Sonce, saj lahko intenzivno sevanje poškoduje vidni organ. Drugič, kljub obstoju takšnega pojava, kot je sipanje svetlobe v zraku, večina svetlobe, ki jo oddaja Sonce, doseže površino Zemlje, ne da bi se razpršila. Zato se vse barve vidnega spektra sevanja združijo in tvorijo svetlobo z izrazitejšo belo barvo.
Vrnimo se k svetlobi, sipani v zraku, katere barva naj bi imela, kot smo že ugotovili, najkrajšo valovno dolžino. Od vidnega sevanja ima vijolična najkrajšo valovno dolžino, sledi ji modra, modra pa ima nekoliko daljšo valovno dolžino. Ob upoštevanju neenakomerne intenzivnosti sončnega sevanja postane jasno, da je prispevek vijolične barve zanemarljiv. Zato največji prispevek k sevanju, razpršenemu v zraku, prihaja iz modre barve, sledi ji modra.
Zakaj je sončni zahod rdeč?
V primeru, ko se Sonce skrije za obzorje, lahko opazimo isto dolgovalovno sevanje rdeče-oranžne barve. V tem primeru mora sončna svetloba prepotovati opazno večjo razdaljo v zemeljski atmosferi, preden doseže opazovalčevo oko. Na mestu, kjer začne sončno sevanje delovati z atmosfero, sta barvi modra in modra najbolj izraziti. Z razdaljo pa kratkovalovno sevanje izgublja na intenzivnosti, saj se na poti močno razprši. Medtem ko dolgovalovno sevanje odlično pokriva tako velike razdalje. Zato je Sonce ob zahodu rdeče.
Kot smo že omenili, čeprav je dolgovalovno sevanje šibko razpršeno v zraku, sipanje še vedno poteka. Zato Sonce, ko je na obzorju, oddaja svetlobo, od katere do opazovalca doseže le sevanje rdeče-oranžnih odtenkov, ki ima nekaj časa, da se razprši v ozračju in tvori prej omenjeno "tavajočo" svetlobo. Slednja obarva nebo v pestre odtenke rdeče in oranžne.
Zakaj so oblaki beli?
Ko govorimo o oblakih, vemo, da so sestavljeni iz mikroskopskih kapljic tekočine, ki skoraj enakomerno razpršijo vidno svetlobo, ne glede na valovno dolžino sevanja. Nato se razpršena svetloba, usmerjena v vse smeri od kapljice, ponovno razprši na druge kapljice. V tem primeru se ohrani kombinacija sevanja vseh valovnih dolžin, oblaki pa »svetijo« (odsevajo) v beli barvi.
Če je vreme oblačno, doseže Zemljino površino malo sončnega sevanja. V primeru velikih oblakov ali njihovega velikega števila se del sončne svetlobe absorbira, zaradi česar se nebo zatemni in dobi sivo barvo.
Ali veste, kako nastanejo oblaki, zakaj nekateri postanejo oblaki, drugi pa ostanejo bujna snežno bela jagnjeta? O tem vam bo povedal naš neverjeten nov izdelek "Clouds". Opazujemo in študiramo” - je za prave ljubitelje oblakov in zakaj vseh starosti.
Zakaj so oblaki beli in črni, kako se rodijo oblaki in fatamorgane in ali res obstaja Društvo ljubiteljev oblakov? Pogovorimo se.
To je moto mednarodne organizacije The Cloud Appreciation Society, ki jo je leta 2004 v Angliji ustanovil Gavin Praetor-Pinney. Združuje 30.000 ljubiteljev oblakov iz 94 držav. To so ljudje, ki sanjajo, da bi drugim razkrili lepoto oblačnega neba. Pridruži se nam!
Samo ležati morate na travi in opazovati oblake. Ali pa samo poglej gor. Kadar hočeš.
Kako se rodi oblak?
Ko se vroč zrak meša s hladnim zrakom, se ohladi in lahko doseže rosišče. Pojavi se kondenzacija. Vodna para, ki se usede na delec v zraku, se spremeni v kapljice ali ledene kristale, ki, ko se zberejo skupaj, tvorijo oblak.
Najpogosteje se to zgodi, ko se vroč zrak dvigne od tal in sreča hladen zrak zgoraj – v ozračju. Oblaku podoben pojav lahko opazimo tudi na površju zemlje. Zemlja ali voda, segreta čez dan, se ohlajata počasneje kot zrak. Ko hladen nočni zrak pride v stik s toplim zrakom blizu površine zemlje ali vode, nastane megla.
Ilustracija iz knjige
Da, da, tudi megla je sestavljena iz oblačnih elementov. V bistvu je velik oblak, ki leži na tleh.
Zakaj so oblaki beli in oblaki črni?
Če so oblaki narejeni iz kapljic, zakaj so beli? Ker elementi oblaka odbijajo svetlobo: kristali in kapljice se lesketajo v sončnih žarkih. In manjši kot so elementi in večje kot je število, bolj bel je oblak.
Sivi, modrikasti in črni nevihtni oblaki so sestavljeni iz istih kapljic. Le da lahko v težkih oblakih mečejo sence druga na drugo (in celo nase), zato so videti temnejše. Obstajajo tudi gostejši oblaki – sestavljeni so iz velikih kristalov in kapljic, zato sončni žarki ne morejo prodreti skoznje. Videti so temni in zlovešči, gledani s tal.
Ilustracija iz knjige
Če pa jih preletite, na primer z letalom, bodo popolnoma bele.
Kako nastane fatamorgana
Ko se topel zrak dvigne, nastane oblak. Ta tok vročega dvigajočega se zraka imenujemo termični. Na njem letijo ptice in jadralna letala.
Termo lahko opazite, če v vročem dnevu pogledate na asfaltirano cesto. Zdi se, da se zrak nad asfaltom trese, cesta pa kot da je prekrita z lužami. Ta pojav se imenuje fatamorgana.
Privid lahko vidimo, ko se srečata vroč in hladen zrak, ki imata različno gostoto. Na meji medijev z različno gostoto se svetlobni žarek lomi in vidimo fatamorgano.
Oblaki niso le kosmi bombaža, ki blokirajo sonce. Niso nič manj lepe od zvezd. Ko boste prebrali to knjigo, se boste prepričali sami.
Ali veste, kako nastanejo oblaki, zakaj nekateri postanejo oblaki, drugi pa ostanejo bujna snežno bela jagnjeta? O tem vam bo povedal naš neverjeten nov izdelek "Clouds". Opazujemo in študiramo” - je za prave ljubitelje oblakov in zakaj vseh starosti.
Zakaj so oblaki beli in črni, kako se rodijo oblaki in fatamorgane in ali res obstaja Društvo ljubiteljev oblakov? Pogovorimo se.
To je moto mednarodne organizacije The Cloud Appreciation Society, ki jo je leta 2004 v Angliji ustanovil Gavin Praetor-Pinney. Združuje 30.000 ljubiteljev oblakov iz 94 držav. To so ljudje, ki sanjajo, da bi drugim razkrili lepoto oblačnega neba. Pridruži se nam!
Samo ležati morate na travi in opazovati oblake. Ali pa samo poglejte navzgor. Kadar hočeš.
Kako se rodi oblak?
Ko se vroč zrak meša s hladnim zrakom, se ohladi in lahko doseže rosišče. Pojavi se kondenzacija. Vodna para, ki se usede na delec v zraku, se spremeni v kapljice ali ledene kristale, ki, ko se zberejo skupaj, tvorijo oblak.
Najpogosteje se to zgodi, ko se vroč zrak dvigne od tal in sreča hladen zrak zgoraj – v ozračju. Oblaku podoben pojav lahko opazimo tudi na površju zemlje. Zemlja ali voda, segreta čez dan, se ohlajata počasneje kot zrak. Ko hladen nočni zrak pride v stik s toplim zrakom blizu površine zemlje ali vode, nastane megla.
Da, da, tudi megla je sestavljena iz oblačnih elementov. V bistvu je velik oblak, ki leži na tleh.
Zakaj so oblaki beli in oblaki črni?
Če so oblaki narejeni iz kapljic, zakaj so beli? Ker elementi oblaka odbijajo svetlobo: kristali in kapljice se lesketajo v sončnih žarkih. In manjši kot so elementi in večje kot je število, bolj bel je oblak.
Sivi, modrikasti in črni nevihtni oblaki so sestavljeni iz istih kapljic. Le da lahko v težkih oblakih mečejo sence druga na drugo (in celo nase), zato so videti temnejše. Obstajajo tudi gostejši oblaki – sestavljeni so iz velikih kristalov in kapljic, zato sončni žarki ne morejo prodreti skoznje. Videti so temni in zlovešči, gledani s tal.
Če pa jih preletite, na primer z letalom, bodo popolnoma bele.
Kako nastane fatamorgana
Ko se topel zrak dvigne, nastane oblak. Ta tok vročega dvigajočega se zraka imenujemo termični. Na njem letijo ptice in jadralna letala.
Termo lahko opazite, če v vročem dnevu pogledate na asfaltirano cesto. Zdi se, da se zrak nad asfaltom trese, cesta pa kot da je prekrita z lužami. Ta pojav se imenuje fatamorgana.
Privid lahko vidimo, ko se srečata vroč in hladen zrak, ki imata različno gostoto. Na meji medijev z različno gostoto se svetlobni žarek lomi in vidimo fatamorgano.
Oblaki niso le kosmi bombaža, ki blokirajo sonce. Niso nič manj lepe od zvezd. Ko boste prebrali to knjigo, se boste prepričali sami.