Kenapa Sky Blue?

Anonim

Otak lebih luas daripada langit yang menulis Emily Dickinson dalam salah satu puisi tanpa nama. Dihargai kerana kecerahannya yang tinggi, pilihan kata-katanya tidak berlebihan, tidak terlalu sukar untuk meninggalkan orang yang tidak puas hati. Kata-kata yang tepat selalu menjadi gambaran yang paling jelas. Pertimbangkan bagaimana perbandingannya dengan segera menarik langit yang luas, langit berseri dengan biru.

Langit biru dilalui oleh cakera terang yang membutakan kuning pada permulaan pendakiannya, putih di puncak dan campuran berlapis darah merah dan oren apabila ia akhirnya ditetapkan. Cakera sering menyembunyikan di balik awan achromatic yang tidak teratur di seluruh langit. Seperti hujung berus tebal, cakera meluncur dan cat seluruh langit dengan warna berubah. Kecuali awan, yang mengekalkan achromaticity mereka.

Langit biru cahaya. (Foto Kredit: Aleksander Niz / Shutterstock)

Soalan yang paling jelas timbul - mengapa unsur-unsur alam ini berwarna dengan cara ini? Mari dipotong untuk mengejar dan segera bertanya mekanisme fizikal yang membawa kepada konvensyen ini? Mekanisme yang terkenal ini dikenali sebagai penyebaran Rayleigh.

Kesan Tyndal dan penyebaran Rayleigh

Pelangi dibentuk oleh titisan hujan yang berkelakuan seperti prisma. (Kredit Foto: Persatuan Penyelidikan Angkasa Universiti)

Cahaya putih, seperti yang ditunjukkan oleh Newton sumptuously, boleh dibahagikan kepada tujuh warna yang berbeza. Cahaya putih adalah satu bahagian dari spektrum elektromagnet itu sendiri. Ia mewakili satu-satunya jalur panjang gelombang yang dapat dilihat oleh mata manusia. Pengadil-pengadilnya terus membahagikan jalur panjang gelombang ini kepada tujuh kumpulan yang lebih nipis. Rayleigh mendapati bahawa apabila zarah-zarah di udara bertabrakan dengan cahaya matahari, mereka menyebarkan panjang gelombang ini ke semua arah. Walau bagaimanapun, beberapa gelombang panjang ini bertaburan lebih hebat daripada panjang gelombang lain.

Dia menjumpai perhubungan mengikut mana jumlah panjang gelombang bertaburan berkadar songsang dengan panjang gelombang yang dibangkitkan kepada kuasa keempat. Ini menunjukkan bahawa warna yang dicirikan oleh panjang gelombang yang lebih kecil tersebar lebih berkesan. Walaupun panjang gelombang mengukur dalam skala nanometer, operasi eksponen menguatkan walaupun perbezaan yang tidak jelas - perhitungan cepat akan menyampaikan bahawa panjang gelombang yang berkaitan dengan biru tersebar hampir sepuluh kali lebih banyak daripada panjang gelombang yang berkaitan dengan warna merah.

Penyebaran panjang gelombang oleh zarah dengan cara ini adalah pengetahuan umum. Walau bagaimanapun, ada salah tanggapan mengenai entiti yang menyerakkan mereka. Sebilangan besar orang secara palsu menganggap dan mengumumkan bahawa penyebaran ini dilakukan oleh zarah gas atau habuk. Malah, Rayleigh dan Tyndall terpedaya dengan keyakinan ini. Walau bagaimanapun, ini tidak benar. Interaksi cahaya dan zarah boleh menyebabkan mantan mencerminkan, membengkok, seperti prisma, atau menyebarkannya secara sembarangan. Kita tahu bahawa biru langit disebabkan oleh hamburan, Rayleigh berselerak, khususnya.

Walau bagaimanapun, penyebaran Rayleigh boleh berlaku jika dan hanya jika saiz zarah-zarah yang bertembung cahaya adalah setanding atau lebih kecil daripada panjang gelombangnya. Habuk atau zarah gas, semulajadi atau sebaliknya, lebih besar saiznya. Sebenarnya, jika zarah-zarah habuk adalah konspirator yang benar, maka warna langit akan sentiasa berubah-ubah dengan cuaca. Ia adalah Einstein yang kemudiannya mendapati bahawa molekul bertanggungjawab untuk penyebaran cahaya itu. Ini adalah momen-momen dipol mereka yang disebabkan oleh interaksi dengan medan EM yang menyerakkan panjang gelombang ini. Para saintis kini telah menyempitkan spesies molekul ke nitrogen dan oksigen.

Walau bagaimanapun, langit menyerahkan warna birunya dan menganggap merah mewah apabila matahari terbenam. Ini kerana cahaya dari matahari diperlukan untuk menempuh jarak yang lebih panjang apabila ia hampir kepada ufuk daripada ketika ia berada di atas kita. Ini mendorong cahaya untuk bergerak lebih banyak udara, menyebabkan ia bertabrakan dengan lebih banyak zarah, supaya semua biru bertaburan; semua yang tertinggal adalah panjang gelombang yang congenial menjadi merah. Akibatnya, pasang merah, oren dan kuning terus lurus ke mata kita.

Matahari terbenam di atas lautan sering oren disebabkan oleh zarah garam yang digantung di udara di atasnya. Kredit: Diana Savich / Shutterstock

Bagi kelumpatan awan, mereka tetap tertutup dalam warna kelabu sebagai zarah penyusun mereka, yang lebih besar daripada cahaya panjang cahaya, mengalami jenis penyebaran yang berlainan. Fenomena ini menyerupai setiap gelombang cahaya yang sama, mencerminkan warna putih kapas kepada kelabu introspektif. Penyebaran juga disaksikan di Marikh, di mana langit seringkali berwarna merah. Ini disebabkan oleh besi dalam udara yang tersebar luas dalam ribut debu.

Walau bagaimanapun, seseorang akan disalah tafsir daripada gambar-gambar dan mengandaikan bahawa langit Marikh sentiasa merah. Sekali-sekala, tanpa adanya ribut, langit Marikh berwarna biru tertentu, yang lebih gelap daripada biru langit kita, kerana atmosfernya lebih kurus daripada kita.

Kenapa tidak ungu?

Kon ini berkumpul sedemikian rupa sehingga panjang gelombang bertindih dan menggabungkan antara satu sama lain tanpa asimetrik untuk menghasilkan pelbagai warna yang berbeza yang kita dapati di sekeliling kita.

Sistem visual tidak seperti penyusun duit syiling, di mana setiap panjang gelombang memisahkan dan dikumpulkan oleh kon. Kon ini dikelompokkan sedemikian rupa sehingga panjang gelombang bertindih dan menggabungkan antara satu sama lain secara asimetrik untuk menghasilkan pelbagai warna yang berbeza yang kita lihat di sekeliling kita. Malah, ketiga-tiga warna utama adalah semua yang diperlukan oleh televisyen untuk mensimulasikan warna-warna yang indah dan persepsi kedalaman yang kita amati dalam realiti!

Apabila kita melihat pandangan kita ke langit, kerucut merah dirangsang oleh panjang gelombang merah, kuning dan oren, kerucut hijau merespon beberapa panjang gelombang biru hijau yang berwarna kuning dan kuat, dan akhirnya, kerucut biru memakan makanan yang paling banyak bertaburan panjang gelombang biru. Walau bagaimanapun, kerana rangsangan itu tidak mutlak, tetapi tidak seimbang, indigo dan ungu pada masa yang sama menyiasat cone biru dan merah juga. Kesan bersih adalah bahawa warna-warna ini "memudar", menjadikan langit pucat biru dengan warna merah.

Langit merah

Pada asasnya, mata kita tidak begitu sensitif kepada violet dan indigo dan sebaliknya membuat generalisasi untuk melindung nilai pengiraan yang teliti dan berkuasa. Dengan begitu biasa dengan alam sekitar, fenomena ini telah dipupuk dan ditanam dalam diri kita. Ini generalisasi untuk merasakan langit sebagai warna tulen mungkin bukan kebetulan semata-mata; keupayaan untuk memisahkan warna semula jadi mungkin kelebihan evolusi.