ทำไมเมฆถึงขาวและเมฆมืด? ทำไมเมฆถึงเป็นสีขาว และเมฆเป็นสีดำ? แต่ทุกอย่างอาจแตกต่างออกไป...
คุณรู้ไหมว่าเมฆปรากฏขึ้นได้อย่างไร ทำไมบางก้อนจึงกลายเป็นเมฆ ในขณะที่บางก้อนยังคงเป็นลูกแกะสีขาวเหมือนหิมะ? ผลิตภัณฑ์ใหม่ที่น่าทึ่งของเรา “Clouds” จะบอกคุณเกี่ยวกับเรื่องนี้ เราสังเกตและศึกษา” - เหมาะสำหรับผู้ที่รักเมฆอย่างแท้จริงและทำไมทุกวัย
ทำไมเมฆถึงขาวเมฆดำ เมฆและภาพลวงตาเกิดขึ้นได้อย่างไร และมีสมาคมคนรักเมฆจริงหรือ? มาคุยกันเถอะ
นี่คือคำขวัญของ The Cloud Appreciation Society ซึ่งเป็นองค์กรระหว่างประเทศที่ก่อตั้งในปี 2004 ในประเทศอังกฤษโดย Gavin Praetor-Pinney รวบรวมผู้รักคลาวด์ 30,000 รายจาก 94 ประเทศ คนเหล่านี้คือคนที่ใฝ่ฝันที่จะเผยความงามของท้องฟ้าที่มีเมฆมากให้ผู้อื่นเห็น เข้าร่วมกับเรา!
คุณเพียงแค่ต้องนอนอยู่บนพื้นหญ้าและดูเมฆ หรือเพียงแค่มองขึ้นไป ทุกครั้งที่คุณต้องการ
เมฆเกิดขึ้นได้อย่างไร?
เมื่ออากาศร้อนผสมกับอากาศเย็น อากาศจะเย็นลงและอาจถึงจุดน้ำค้างได้ เกิดการควบแน่น ไอน้ำที่เกาะอยู่บนอนุภาคในอากาศจะกลายเป็นหยดหรือผลึกน้ำแข็ง ซึ่งเมื่อรวมตัวกันจะก่อตัวเป็นเมฆ
ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นเมื่ออากาศร้อนลอยขึ้นจากพื้นดินมาพบกับอากาศเย็นด้านบน - ในชั้นบรรยากาศ ปรากฏการณ์คล้ายเมฆสามารถสังเกตได้บนพื้นผิวโลกด้วย ดินหรือน้ำที่ได้รับความร้อนในระหว่างวันจะเย็นลงช้ากว่าอากาศ เมื่ออากาศเย็นตอนกลางคืนสัมผัสกับอากาศอุ่นใกล้พื้นผิวโลกหรือน้ำ จะเกิดหมอกขึ้น
ภาพประกอบจากหนังสือ
ใช่แล้ว หมอกก็ประกอบด้วยองค์ประกอบของเมฆเช่นกัน โดยพื้นฐานแล้วมันคือเมฆก้อนใหญ่ที่วางอยู่บนพื้น
ทำไมเมฆถึงเป็นสีขาวและเมฆเป็นสีดำ?
ถ้าเมฆประกอบด้วยหยด ทำไมจึงมีสีขาว เนื่องจากองค์ประกอบของเมฆสะท้อนแสง: คริสตัลและหยดน้ำจึงเปล่งประกายในรังสีของดวงอาทิตย์ และยิ่งองค์ประกอบมีขนาดเล็กลงและมีจำนวนมากขึ้น เมฆก็จะยิ่งขาวมากขึ้นเท่านั้น
เมฆฟ้าร้องสีเทา น้ำเงิน และดำประกอบด้วยหยดเดียวกัน เพียงแต่ว่า ในกลุ่มเมฆหนาทึบ พวกมันสามารถทำให้เกิดเงาซึ่งกันและกัน (และแม้กระทั่งบนตัวมันเองด้วย) ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงดูมืดลง นอกจากนี้ยังมีเมฆที่หนาแน่นกว่า - ประกอบด้วยคริสตัลขนาดใหญ่และหยดดังนั้นรังสีของดวงอาทิตย์จึงไม่สามารถทะลุผ่านได้ พวกมันดูมืดและเป็นลางร้ายเมื่อมองจากพื้นดิน
ภาพประกอบจากหนังสือ
แต่ถ้าคุณบินเหนือพวกมัน เช่น บนเครื่องบิน พวกมันจะเป็นสีขาวสนิท
ปาฏิหาริย์เกิดขึ้นได้อย่างไร
เมฆก่อตัวขึ้นเมื่อมีอากาศอุ่นลอยขึ้น กระแสอากาศร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้เรียกว่าความร้อน นกและเครื่องร่อนบินอยู่บนนั้น
ความร้อนสามารถมองเห็นได้หากคุณมองไปที่ถนนลาดยางในวันที่อากาศร้อน ดูเหมือนว่าอากาศเหนือยางมะตอยกำลังสั่น และถนนดูเหมือนจะเต็มไปด้วยแอ่งน้ำ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าภาพลวงตา
สามารถมองเห็นภาพลวงตาได้เมื่ออากาศร้อนและเย็นที่มีความหนาแน่นต่างกันมาบรรจบกัน ที่ขอบเขตของสื่อที่มีความหนาแน่นต่างกัน รังสีของแสงจะหักเห และเราเห็นภาพลวงตา
เมฆไม่ได้เป็นเพียงปุยฝ้ายที่บังแสงแดด พวกมันมีความสวยงามไม่น้อยไปกว่าดวงดาว หลังจากอ่านหนังสือเล่มนี้แล้วคุณจะเห็นเอง
เป็นเรื่องน่ายินดีอย่างยิ่งที่ได้เห็นเมฆคิวมูลัสเคลื่อนผ่านไปในฤดูร้อน และพยายามอธิบายว่าทำไมบางครั้งเมฆจึงสว่างและบางครั้งก็มืด เมื่อเมฆได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ มันก็จะเป็นสีขาวพราว แต่เมื่อเมฆเคลื่อนผ่านเหนือเรา ฐานของมันจะกลายเป็นสีเทาหรือมืดสนิท หยดน้ำในเมฆตั้งอยู่ใกล้กันมากจนปรากฏเป็นวัตถุสีขาวขุ่นเกือบทั้งหมด เป็นสีขาวเพราะว่าแสงทะลุผ่านเมฆได้ยาก แต่หยดหลายๆ หยดก็สะท้อนได้ดีมาก หากดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมไปด้วยเมฆคิวมูลัส เมฆเหล่านั้นก็จะดูมืด แต่ขอบของเมฆจะสว่างอยู่เสมอ: "เมฆทุกก้อนมีเส้นสีเงิน"
ดังนั้น การกระจายตัวของแสงและเงาทำให้เราได้รับข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับส่วนต่างๆ ของเมฆ ทั้งด้านบน ด้านล่าง ด้านหน้า ด้านหลัง และเกี่ยวกับรูปร่างที่แท้จริงของชั้นหินขนาดใหญ่นี้ ไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไปที่จะเข้าใจสัดส่วนที่ถูกต้องรวมถึงตำแหน่งของเมฆที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น หากเมฆอยู่ตรงหน้าฉัน และดวงอาทิตย์อยู่สูงกว่าเมฆนั้นเล็กน้อย ฉันจะแปลกใจที่เห็นเพียงเงา (รูปที่ 169, a) ฉันไม่สามารถจินตนาการถึงความยิ่งใหญ่ได้
ข้าว. 169. แสงและเงาบนเมฆคิวมูลัส: ก) วิธีที่เราเห็นทิวทัศน์
ผู้สังเกตการณ์มองจากเหนือจรดใต้ b) ความประทับใจส่วนตัวที่ผิดพลาดของผู้สังเกตการณ์และภาพที่เขาคาดหวังที่จะเห็น; c) สิ่งต่าง ๆ เป็นอย่างไรในความเป็นจริง ในกรณี b) และ c) ผู้สังเกตการณ์มองจากตะวันออกไปตะวันตก พระอาทิตย์อยู่ทางทิศใต้
ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ ฉันถือว่ามันอยู่ใกล้มากโดยไม่รู้ตัว ดังนั้นสำหรับฉันดูเหมือนว่าส่วน AB ควรจะส่องสว่าง (รูปที่ 169, 6) อันที่จริง รังสีของดวงอาทิตย์ที่ส่องสว่างเมฆวิ่งขนานกับเส้นที่เชื่อมดวงอาทิตย์ด้วยตาของฉัน (รูปที่ 169, c)
ไม่ว่าการเล่นแสงและเงาจะเป็นไปตามอำเภอใจเพียงใด ไม่ว่าเรื่องจะซับซ้อนเพียงไรจากเงาที่ทอดผ่านเมฆก้อนหนึ่งไปยังอีกก้อนหนึ่ง ดูเหมือนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายด้วยสิ่งนี้เพียงอย่างเดียวถึงความแตกต่างทั้งหมดในสีของเมฆคิวมูลัส
ไอ. เลวีตัน
เมื่อท้องฟ้าแจ่มใสหลังเกิดพายุ และเหลือเมฆคิวมูลัสเพียงไม่กี่ก้อน แสงอาทิตย์ส่องสว่างเจิดจ้า และตั้งอยู่จนเงาของหนึ่งในนั้นไม่สามารถตกทับอีกก้อนหนึ่งได้ เมฆเหล่านี้ก็จะเข้มขึ้นเรื่อยๆ และในที่สุดก่อนที่ หายไปจนหมดกลายเป็นสีน้ำเงิน-ดำ ความประทับใจโดยทั่วไปคือส่วนบางๆ ของเมฆคิวมูลัสที่เห็นตัดกับท้องฟ้าสีฟ้านั้นไม่ใช่ "สีน้ำเงิน+สีขาว" (อย่างที่ใครๆ คาดไว้) แต่เป็น "สีน้ำเงิน+สีดำ"
ในทางกลับกัน เมฆคิวมูลัสจะปรากฏเป็นสีเทาเมื่อมองเทียบกับพื้นหลังของเมฆขนาดใหญ่อีกก้อนหนึ่งที่เป็นสีขาวสนิท ดังนั้นจึงไม่ต้องสงสัยเลยว่าความสว่างจะเพิ่มขึ้นเพียงเพราะความหนาโดยรวมของชั้นต่างๆ เพิ่มขึ้น ฟิสิกส์ของปรากฏการณ์เหล่านี้ แม้จะสังเกตทุกวัน แต่ก็ยังไม่เข้าใจดีนัก แน่นอนว่าเราควรระมัดระวังอย่างมากเกี่ยวกับแนวคิดที่ว่าเมฆดูดซับแสงจริงๆ ก่อนอื่นเราต้องพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้โดยสมมุติว่าเมฆก่อตัวเป็นสีขาวทึบ จากนั้นจำไว้ว่าจริงๆ แล้วมันไม่ได้เป็นเพียงหมอกที่กระเจิงแสง และสุดท้ายให้พิจารณาว่าเมฆอาจมีอนุภาคฝุ่นสีเข้มอยู่ด้วย
การเปรียบเทียบเมฆกับไอน้ำสีขาว (ไม่ใช่ควัน!) ของหัวรถจักรไอน้ำเป็นเรื่องน่าสนใจ ในบางกรณี ไอน้ำจะดูขาวขึ้นเมื่อมองจากมุมที่กว้างกว่าแสงที่ตกกระทบ และสว่างน้อยลงเมื่อมองจากทิศทางของดวงอาทิตย์ เมื่อดวงตารับรู้รังสีที่สะท้อนไปเกือบจะในทิศทางที่ตกกระทบ ในกรณีอื่นๆ ไม่ว่าจะมองทิศทางใดก็ตาม ไอระเหยจะสว่างกว่าส่วนที่สว่างที่สุดของคิวมูลัสมาก อาจเนื่องมาจากระยะห่างจากเมฆมากขึ้น และแสงที่เบาลงเนื่องจากการกระเจิงในอากาศ
จอร์จี้ นิสสกี้. ฤดูใบไม้ร่วง. เซมาฟอร์ส
เมฆคิวมูลัสสีเข้มมักจะปรากฏเป็นสีน้ำเงินในระยะไกล นี่ไม่ใช่สีของเมฆ แต่เป็นแสงที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศระหว่างเมฆกับดวงตาของเรา ยิ่งเมฆดำมืดอยู่ไกลออกไป สีของมันก็จะเข้าใกล้สีของท้องฟ้ามากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน เมฆสว่างใกล้ขอบฟ้าจะกลายเป็นสีเหลือง
เราควรพิจารณาเมฆอื่นๆ ด้วยและพยายามอธิบาย เช่น ทำไมเมฆฝนถึงเป็นสีเทา ทำไมเมฆฝนฟ้าคะนองจึงมีสีตะกั่วพิเศษปรากฏอยู่ข้างๆ สีส้มจางๆ ไม่ใช่ฝุ่นใช่ไหม อย่างไรก็ตาม ข้อมูลของเราเกี่ยวกับทั้งหมดนี้ยังไม่สมบูรณ์มากจนเราจำกัดตัวเองอยู่เพียงแค่เรียกร้องให้ผู้อ่านตั้งข้อสังเกตอย่างเป็นอิสระ
การกระจายความสว่างไปทั่วห้องนิรภัยแห่งสวรรค์ เมื่อมันถูกปกคลุมไปด้วยเมฆอย่างสมบูรณ์และสม่ำเสมอ มีลักษณะเฉพาะมากและดูเหมือนว่าจะเสริมการกระจายในท้องฟ้าที่แจ่มใส ตัวอย่างเช่น เปรียบเทียบโดยใช้กระจก จุดสุดยอดและขอบฟ้า เมื่อท้องฟ้าแจ่มใส จุดสุดยอดจะมืดกว่าเสมอ อัตราส่วนความสว่างอยู่ระหว่าง 3 ถึง 5 (ภาพถ่าย X1X และ XX)
แม้จะมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และการเข้าถึงแหล่งข้อมูลมากมายอย่างเสรี แต่ก็เป็นเรื่องยากที่คนๆ หนึ่งจะสามารถตอบคำถามว่าทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าได้อย่างถูกต้อง
ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้าหรือสีฟ้าในระหว่างวัน?
แสงสีขาวซึ่งเป็นสิ่งที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมา ประกอบด้วยสเปกตรัมสีเจ็ดส่วน ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง สัมผัสเล็กๆ น้อยๆ ที่โรงเรียนรู้จัก - "นักล่าทุกคนอยากรู้ว่าไก่ฟ้านั่งอยู่ที่ไหน" - กำหนดสีของสเปกตรัมนี้อย่างแม่นยำด้วยตัวอักษรเริ่มต้นของแต่ละคำ แต่ละสีมีความยาวคลื่นแสงของตัวเอง สีแดงคือสีที่ยาวที่สุด และสีม่วงคือสีที่สั้นที่สุด
ท้องฟ้า (บรรยากาศ) ที่เราคุ้นเคยประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นของแข็ง หยดน้ำเล็กๆ และโมเลกุลของก๊าซ เป็นเวลานานแล้วที่มีการสันนิษฐานที่ผิดพลาดหลายประการที่พยายามอธิบายว่าทำไมท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า:
- บรรยากาศที่ประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ ของน้ำ และโมเลกุลของก๊าซต่างๆ ช่วยให้รังสีของสเปกตรัมสีน้ำเงินทะลุผ่านได้ดี และไม่อนุญาตให้รังสีของสเปกตรัมสีแดงสัมผัสกับโลก
- อนุภาคของแข็งขนาดเล็ก เช่น ฝุ่น ที่ลอยอยู่ในอากาศจะกระจายความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีม่วงให้น้อยที่สุด และด้วยเหตุนี้ อนุภาคจึงสามารถไปถึงพื้นผิวโลกได้ ไม่เหมือนสเปกตรัมสีอื่นๆ
สมมติฐานเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนจากนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังหลายคน แต่การวิจัยของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จอห์น เรย์ลีห์ แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่อนุภาคของแข็งที่เป็นสาเหตุหลักของการกระเจิงของแสง มันเป็นโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศที่แยกแสงออกเป็นองค์ประกอบสี รังสีดวงอาทิตย์สีขาวชนกับอนุภาคก๊าซบนท้องฟ้า กระจาย (กระจัดกระจาย) ไปในทิศทางที่ต่างกัน
เมื่อมันชนกับโมเลกุลของก๊าซ องค์ประกอบแต่ละสีของแสงสีขาวทั้งเจ็ดสีจะกระจัดกระจาย ในเวลาเดียวกัน แสงที่มีคลื่นยาวกว่า (องค์ประกอบสีแดงของสเปกตรัม ซึ่งรวมถึงสีส้มและสีเหลืองด้วย) จะกระเจิงได้น้อยกว่าแสงที่มีคลื่นสั้น (องค์ประกอบสีน้ำเงินของสเปกตรัม) ด้วยเหตุนี้ หลังจากการกระเจิง สีสเปกตรัมสีน้ำเงินจึงยังคงอยู่ในอากาศมากกว่าสีแดงถึงแปดเท่า
แม้ว่าสีม่วงจะมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่ท้องฟ้าก็ยังคงปรากฏเป็นสีฟ้าเนื่องจากมีคลื่นสีม่วงและสีเขียวผสมกัน นอกจากนี้ ดวงตาของเรายังรับรู้สีน้ำเงินได้ดีกว่าสีม่วง เนื่องจากทั้งสองสีมีความสว่างเท่ากัน ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นตัวกำหนดโทนสีของท้องฟ้า: บรรยากาศเต็มไปด้วยรังสีสีฟ้า - น้ำเงินอย่างแท้จริง
ทำไมพระอาทิตย์ตกดินถึงเป็นสีแดง?
อย่างไรก็ตาม ท้องฟ้าก็ไม่ใช่สีฟ้าเสมอไป คำถามเกิดขึ้นตามธรรมชาติ: หากเราเห็นท้องฟ้าสีฟ้าตลอดทั้งวัน ทำไมพระอาทิตย์ตกถึงเป็นสีแดง? เราพบว่าสีแดงมีการกระจายตัวของโมเลกุลก๊าซน้อยที่สุด ในช่วงพระอาทิตย์ตก ดวงอาทิตย์จะเข้าใกล้ขอบฟ้า และรังสีของดวงอาทิตย์จะพุ่งตรงไปยังพื้นผิวโลกซึ่งไม่ใช่แนวตั้งเหมือนตอนกลางวัน แต่เป็นมุมหนึ่ง
ดังนั้นเส้นทางที่ใช้ผ่านชั้นบรรยากาศจึงยาวกว่าเส้นทางที่ใช้ในระหว่างวันเมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูง ด้วยเหตุนี้สเปกตรัมสีน้ำเงิน-น้ำเงินจึงถูกดูดซับไว้ในชั้นบรรยากาศหนาทึบซึ่งไปไม่ถึงโลก และคลื่นแสงที่ยาวขึ้นของสเปกตรัมสีแดง-เหลืองจะไปถึงพื้นผิวโลก ทำให้ท้องฟ้าและเมฆกลายเป็นสีแดงและเหลืองอันเป็นเอกลักษณ์ของพระอาทิตย์ตก
ทำไมเมฆถึงเป็นสีขาว?
มาสัมผัสหัวข้อเมฆกันดีกว่า ทำไมท้องฟ้าสีฟ้าถึงมีเมฆสีขาว? ก่อนอื่นมาจำไว้ว่าพวกมันก่อตัวอย่างไร อากาศชื้นที่มีไอน้ำที่มองไม่เห็นซึ่งถูกให้ความร้อนที่พื้นผิวโลก เพิ่มขึ้นและขยายตัวเนื่องจากความกดอากาศที่ด้านบนมีน้อย เมื่ออากาศขยายตัว อากาศจะเย็นลง เมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด ไอน้ำจะควบแน่นรอบๆ ฝุ่นในชั้นบรรยากาศและของแข็งแขวนลอยอื่นๆ ส่งผลให้เกิดหยดน้ำเล็กๆ ที่รวมตัวกันเป็นเมฆ
แม้จะมีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่อนุภาคของน้ำก็มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของก๊าซมาก และหากรังสีของดวงอาทิตย์กระจัดกระจายเมื่อพบกับโมเลกุลของอากาศ เมื่อกระทบกับหยดน้ำ แสงก็จะสะท้อนจากพวกมัน ในกรณีนี้ แสงสีขาวเริ่มแรกจะไม่เปลี่ยนสี และในขณะเดียวกันก็ "สี" ให้กับโมเลกุลของเมฆเป็นสีขาว
หากมองออกไปนอกหน้าต่าง คุณเห็นว่าท้องฟ้าถูกปกคลุมไปด้วยเมฆตะกั่ว และคุณไม่สามารถเข้าใจสาเหตุของสิ่งที่เกิดขึ้น ก็ไม่เป็นไร คุณอาจต้องกรอกข้อมูลในช่องว่างความรู้หรือรีเฟรชหน่วยความจำของคุณ เพื่อที่คุณจะได้ทราบมากขึ้นว่าเมฆมาจากไหนตั้งแต่แรก แล้วคุณจะเข้าใจว่าคุณควรกลัวพวกเขาหรือไม่
เมฆคืออะไร
ไม่ว่าเมฆจะดูเป็นอย่างไรบนท้องฟ้า ไม่ว่าจะเกือบจะโปร่งใส ราวกับม่าน หรือที่ไม่อาจทะลุทะลวงได้ เหมือนเมฆตะกั่ว ล้วนถูกสร้างขึ้นจากน้ำ ความจริงก็คือเมื่ออากาศร้อน ความชื้นที่อยู่บนพื้นผิวโลกจะมีสถานะเป็นก๊าซและลอยขึ้นไปด้านบน ซึ่งมันจะควบแน่นเนื่องจากอุณหภูมิอากาศที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม มีรายละเอียดอย่างหนึ่งที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของเมฆ นั่นก็คือ ฝุ่น แม้ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการก่อตัว โมเลกุลของน้ำจะเกาะติดกับอนุภาคที่เล็กที่สุด หลังจากนั้นจึงเกิดหยดและผลึกน้ำแข็ง ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นฝน ภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการเติบโต เมฆจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้น หนักขึ้น จมลงต่ำลง และในที่สุดสิ่งที่อยู่ภายในเมฆก็ตกลงมาเป็นหยาดน้ำฟ้า
ความสูงของเมฆอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 100 ม. จากพื้นโลกถึง 30 กม. ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ ภูมิอากาศ และระยะการพัฒนา แต่พวกมันถูกสร้างขึ้นอย่างแม่นยำที่ระดับความสูงสูงสุด 14 กม. ระหว่างชั้นบนของโทรโพสเฟียร์กับพื้นผิวโลก ระดับความสูงที่เมฆก่อตัวขึ้นและตกลงมาในภายหลังนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของเมฆ ในที่สุดเพื่อที่จะเข้าใจว่าสิ่งที่เรียกว่าเมฆตะกั่วเป็นของใคร มาดูคำอธิบายกันดีกว่า
การจำแนกประเภทคลาวด์
เมื่อมองดูท้องฟ้า คุณจะเห็นเมฆสามประเภท:
- เซอร์รัส. ตามกฎแล้วพวกมันจะเป็นสีขาวดูเหมือนริบบิ้นขนาดใหญ่โค้งหรือตรงแผ่กระจายไปทั่วท้องฟ้า ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 6-10 กม. ความหนาอยู่ระหว่าง 100 ม. ถึง 2 กม. และโครงสร้างมักเป็นผลึก
- เป็นชั้นๆ ชื่อนี้บ่งบอกถึงตัวมันเอง เมฆประเภทนี้ดูเหมือนจะซ้อนทับกันเป็นชั้น ๆ อย่างเรียบร้อย และพวกมันมักมีเฉดสีต่างกัน ซึ่งทำให้พวกมันสวยงามยิ่งขึ้น ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 0.1-0.7 กม. มีความหนา 0.2-0.8 กม. และมีโครงสร้างหยดเป็นส่วนใหญ่
- คิวมูลัส มีลักษณะคล้ายกองหิมะสีขาวนวลขนาดใหญ่ที่ลอยอยู่บนท้องฟ้า โดยปกติที่ระดับความสูง 800-1500 ม. ความกว้างตั้งแต่ 100 ม. ถึง 2 กม.
คุณมักจะสังเกตเห็นการรวมกันเหล่านี้ เช่น cirrostratus, stratocumulus เป็นต้น หากคุณจ้องมองไปที่เมฆตะกั่ว คุณก็อาจมีเมฆนิมโบสเตรตัสหรือเมฆคิวมูโลนิมบัสอยู่ตรงหน้าคุณอยู่แล้ว ฝนอาจจะเริ่มตกในไม่ช้า
สาเหตุของการก่อตัวของเมฆตะกั่ว
ทุกคนรู้ดีว่ามีความเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างสีของเมฆกับความสามารถในการหลั่งน้ำฝน หากมีเมฆมืดปรากฏขึ้นที่ขอบฟ้า ฝนก็อาจจะตกลงมาในอนาคตอันใกล้นี้ และอาจมีพายุฝนฟ้าคะนองตามมาด้วย แต่บางครั้งการเห็นเมฆตะกั่วบนท้องฟ้าอาจทำให้ประหลาดใจอย่างยิ่งที่แม้แต่ผู้ใหญ่ก็ยังมีคำถามเกี่ยวกับสาเหตุของการปรากฏตัวของพวกเขา จริงๆ แล้วมันไม่ต่างจากเมฆธรรมดาเลย สภาพที่เหมาะสมเกิดขึ้นสำหรับการเจริญเติบโตของพวกเขา หลังจากนั้นเนื่องจากความชื้นและความหนาแน่นจำนวนมาก พวกเขาจึงหยุดส่งแสงแดดโดยสิ้นเชิงและดูน่ากลัวมาก บางครั้งอากาศเสียก็มีผลกระทบเช่นกัน เนื่องจากมีเขม่าและฝุ่นจำนวนมากเข้าไปในก้อนเมฆและกลายเป็นสีดำคล้ำ และสุดท้าย เกี่ยวกับเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของลีดคลาวด์:
- ความไม่แน่นอนของมวลอากาศที่เพิ่มขึ้น
- การปรากฏตัวของอากาศอุ่นและเย็น (พบมากในช่วงปลายฤดูร้อน ฤดูใบไม้ผลิ และต้นฤดูใบไม้ร่วง)
และสิ่งที่ควรทำเมื่อปรากฏก็เพียงเพื่อป้องกันตนเองจากการถูกฟ้าผ่า
จุดเด่นประการหนึ่งของบุคคลคือความอยากรู้อยากเห็น อาจเป็นทุกคนในวัยเด็กที่มองดูท้องฟ้าและสงสัยว่า: "ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า" ปรากฎว่าคำตอบสำหรับคำถามที่ดูเหมือนง่าย ๆ นั้นจำเป็นต้องมีฐานความรู้ในสาขาฟิสิกส์ ดังนั้นผู้ปกครองทุกคนจะไม่สามารถอธิบายเหตุผลของปรากฏการณ์นี้ให้ลูกฟังได้อย่างถูกต้อง
ลองพิจารณาปัญหานี้จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์
ช่วงความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าครอบคลุมสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเกือบทั้งหมด ซึ่งรวมถึงรังสีที่มนุษย์มองเห็นด้วย ภาพด้านล่างแสดงการพึ่งพาความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ต่อความยาวคลื่นของรังสีนี้
จากการวิเคราะห์ภาพนี้ เราสามารถสังเกตได้ว่ารังสีที่มองเห็นนั้นแสดงด้วยความเข้มที่ไม่สม่ำเสมอสำหรับการแผ่รังสีที่ความยาวคลื่นต่างกัน ดังนั้น สีม่วงมีส่วนช่วยในการแผ่รังสีที่มองเห็นได้ค่อนข้างน้อย และส่วนที่ใหญ่ที่สุดคือสีฟ้าและสีเขียว
ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า?
ก่อนอื่น คำถามนี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศเป็นก๊าซไม่มีสี และไม่ควรปล่อยแสงสีน้ำเงิน แน่นอนว่าสาเหตุของการแผ่รังสีดังกล่าวคือดาวฤกษ์ของเรา
ดังที่คุณทราบ จริงๆ แล้วแสงสีขาวคือการรวมกันของรังสีจากทุกสีในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ การใช้ปริซึมทำให้แสงสามารถแยกออกเป็นสีต่างๆ ได้อย่างชัดเจน ผลกระทบที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นบนท้องฟ้าหลังฝนตกและก่อตัวเป็นรุ้งกินน้ำ เมื่อแสงอาทิตย์ส่องเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ก็จะเริ่มกระจาย กล่าวคือ รังสีจะเปลี่ยนทิศทาง อย่างไรก็ตาม ลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบของอากาศคือเมื่อแสงเข้ามารังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นจะกระเจิงได้รุนแรงกว่ารังสีคลื่นยาว ดังนั้น เมื่อคำนึงถึงสเปกตรัมที่ปรากฎก่อนหน้านี้ คุณจะเห็นว่าแสงสีแดงและสีส้มจะไม่เปลี่ยนวิถีเมื่อผ่านอากาศ ในขณะที่รังสีสีม่วงและสีน้ำเงินจะเปลี่ยนทิศทางอย่างเห็นได้ชัด ด้วยเหตุนี้ แสงคลื่นสั้น "พเนจร" จึงปรากฏขึ้นในอากาศ ซึ่งกระจัดกระจายอยู่ตลอดเวลาในสภาพแวดล้อมนี้ จากปรากฏการณ์ที่อธิบายไว้ การแผ่รังสีคลื่นสั้นในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (สีม่วง ฟ้า น้ำเงิน) ดูเหมือนจะถูกปล่อยออกมาจากทุกจุดในท้องฟ้า
ข้อเท็จจริงที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับการรับรู้รังสีก็คือ ดวงตาของมนุษย์สามารถจับ มองเห็น รังสีได้ก็ต่อเมื่อมันเข้าสู่ดวงตาโดยตรงเท่านั้น จากนั้น เมื่อมองดูท้องฟ้า คุณมักจะเห็นเฉดสีของรังสีที่มองเห็นได้ ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด เนื่องจากรังสีนี้สามารถกระเจิงในอากาศได้ดีที่สุด
ทำไมคุณจึงไม่เห็นสีแดงชัดเจนเมื่อมองดวงอาทิตย์? ประการแรก ไม่น่าเป็นไปได้ที่บุคคลจะสามารถตรวจสอบดวงอาทิตย์ได้อย่างรอบคอบ เนื่องจากการแผ่รังสีที่รุนแรงสามารถทำลายอวัยวะที่มองเห็นได้ ประการที่สอง แม้ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวจะเกิดขึ้น เช่น การกระเจิงของแสงในอากาศ แต่แสงส่วนใหญ่ที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาก็มาถึงพื้นผิวโลกโดยไม่กระจัดกระจาย ดังนั้นสีทั้งหมดของสเปกตรัมรังสีที่มองเห็นจึงถูกนำมารวมกันทำให้เกิดแสงที่มีสีขาวเด่นชัดยิ่งขึ้น
ลองกลับไปสู่แสงที่กระจัดกระจายในอากาศ สีที่เราได้กำหนดไว้แล้วควรมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ในบรรดารังสีที่มองเห็น สีม่วงจะมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ตามมาด้วยสีน้ำเงิน และสีน้ำเงินจะมีความยาวคลื่นยาวกว่าเล็กน้อย เมื่อพิจารณาถึงความเข้มที่ไม่สม่ำเสมอของรังสีของดวงอาทิตย์ จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าการมีส่วนร่วมของสีม่วงนั้นมีน้อยมาก ดังนั้น การแผ่รังสีที่กระจายโดยอากาศมากที่สุดจึงมาจากสีน้ำเงิน ตามด้วยสีน้ำเงิน
ทำไมพระอาทิตย์ตกถึงเป็นสีแดง?
ในกรณีที่ดวงอาทิตย์ซ่อนตัวอยู่หลังเส้นขอบฟ้า เราสามารถสังเกตการแผ่รังสีคลื่นยาวสีแดงส้มได้เช่นเดียวกัน ในกรณีนี้ แสงจากดวงอาทิตย์จะต้องเดินทางในชั้นบรรยากาศของโลกในระยะทางที่ไกลกว่าอย่างเห็นได้ชัดก่อนที่จะถึงดวงตาของผู้สังเกตการณ์ เมื่อถึงจุดที่รังสีของดวงอาทิตย์เริ่มมีปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศ สีฟ้าและสีน้ำเงินจะเด่นชัดที่สุด อย่างไรก็ตาม ด้วยระยะทาง รังสีคลื่นสั้นจะสูญเสียความเข้มเนื่องจากมีการกระจัดกระจายไปอย่างมากตามทาง ในขณะที่การแผ่รังสีคลื่นยาวสามารถครอบคลุมระยะทางไกลเช่นนี้ได้อย่างดีเยี่ยม นั่นเป็นสาเหตุที่ดวงอาทิตย์เป็นสีแดงเมื่อพระอาทิตย์ตก
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แม้ว่ารังสีคลื่นยาวจะกระจัดกระจายในอากาศได้เล็กน้อย แต่การกระเจิงก็ยังคงเกิดขึ้น ดังนั้น เมื่ออยู่บนขอบฟ้า ดวงอาทิตย์จึงปล่อยแสง ซึ่งมีเพียงการแผ่รังสีของเฉดสีแดงส้มเท่านั้นที่มาถึงผู้สังเกต ซึ่งมีเวลาพอสมควรที่จะกระจายไปในชั้นบรรยากาศ ก่อตัวเป็นแสง "พเนจร" ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ สีหลังทำให้ท้องฟ้ามีเฉดสีแดงและส้มที่แตกต่างกัน
ทำไมเมฆถึงเป็นสีขาว?
เมื่อพูดถึงเมฆ เรารู้ว่าพวกมันประกอบด้วยหยดของเหลวขนาดเล็กมากที่กระจายแสงที่มองเห็นได้เกือบสม่ำเสมอ โดยไม่คำนึงถึงความยาวคลื่นของรังสี จากนั้นแสงที่กระเจิงซึ่งพุ่งไปทุกทิศทางจากหยดนั้น ก็ถูกกระจายอีกครั้งบนหยดอื่นๆ ในกรณีนี้ การรวมกันของการแผ่รังสีของความยาวคลื่นทั้งหมดจะยังคงอยู่ และเมฆจะ "เรืองแสง" (สะท้อน) เป็นสีขาว
หากสภาพอากาศมีเมฆมาก รังสีดวงอาทิตย์จะส่องถึงพื้นผิวโลกเพียงเล็กน้อย ในกรณีเมฆก้อนใหญ่หรือเป็นจำนวนมาก แสงแดดบางส่วนจะถูกดูดซับ ทำให้ท้องฟ้ามืดลงจนกลายเป็นสีเทา