Del rojo al violeta, que son los colores principales del espectro. El color visible al ojo se explica por la longitud de onda de la luz. En consecuencia, el color rojo da la luz más larga y el violeta la más corta.
Durante la puesta de sol, una persona puede observar un disco acercándose rápidamente al horizonte. Al mismo tiempo, la luz solar atraviesa un espesor cada vez mayor. Cuanto más larga es la longitud de onda de la luz, menos susceptible es a la absorción por la capa atmosférica y las suspensiones de aerosoles presentes en ella. Para explicar este fenómeno hay que tener en cuenta las propiedades físicas de los colores azul y rojo, los tonos habituales del cielo.
Cuando el sol está en su cenit, un observador puede decir que el cielo es azul. Esto se debe a diferencias en las propiedades ópticas de los colores azul y rojo, es decir, sus capacidades de dispersión y absorción. El color azul se absorbe con más fuerza que el rojo, pero su capacidad de disipación es mucho mayor (cuatro veces) que la capacidad similar del color rojo. La relación entre la longitud de onda y la intensidad de la luz es una ley física comprobada llamada "ley del cielo azul de Rayleigh".
Cuando el sol está alto, la capa de atmósfera y materia en suspensión que separa el cielo de los ojos del observador es relativamente pequeña, la longitud de onda corta de la luz azul no se absorbe por completo y la alta capacidad de dispersión "ahoga" otros colores. Por eso el cielo parece azul durante el día.
Cuando llega el atardecer, el sol comienza a descender rápidamente hacia el horizonte real y la capa de atmósfera aumenta drásticamente. Después de un cierto tiempo, la capa se vuelve tan densa que el color azul se absorbe casi por completo y el color rojo, debido a su alta resistencia a la absorción, pasa a primer plano.
Así, al atardecer, el cielo y la propia luminaria aparecen ante el ojo humano en varios tonos de rojo, desde el naranja hasta el escarlata brillante. Cabe señalar que lo mismo se observa al amanecer y por las mismas razones.
Es agradable contemplar el deslumbrante cielo azul o disfrutar del atardecer carmesí. Muchas personas disfrutan admirando la belleza del mundo que les rodea, pero no todos comprenden la naturaleza de lo que observan. En particular, les resulta difícil responder a la pregunta de por qué el cielo es azul y la puesta de sol es roja.
El sol emite una luz blanca pura. Parece que el cielo debería ser blanco, pero parece azul brillante. ¿Por qué está pasando esto?
Durante varios siglos, los científicos no pudieron explicar el color azul del cielo. De un curso de física escolar, todo lo que es luz blanca se puede descomponer en los colores que la componen mediante un prisma. Incluso hay una frase sencilla para ellos: "Todo cazador quiere saber dónde se sienta el faisán". Las palabras iniciales de esta frase te permiten recordar el orden de los colores: rojo, amarillo, verde, azul, índigo, violeta.
Los científicos han sugerido que el color azul del cielo se debe a que el componente azul del espectro solar llega mejor a la superficie de la Tierra, mientras que otros colores son absorbidos por el ozono o el polvo dispersos en la atmósfera. Las explicaciones fueron bastante interesantes, pero no fueron confirmadas por experimentos ni cálculos.
Continuaron los intentos de explicar el color azul del cielo, y en 1899 Lord Rayleigh propuso una teoría que finalmente respondió a esta pregunta. Resultó que el color azul del cielo se debe a las propiedades de las moléculas de aire. Una cierta cantidad de rayos provenientes del Sol llegan a la superficie de la Tierra sin interferencias, pero la mayoría de ellos son absorbidos por las moléculas de aire. Al absorber fotones, las moléculas de aire se cargan (excitan) y luego emiten fotones. Pero estos fotones tienen una longitud de onda diferente y entre ellos predominan los fotones que producen el azul. Por eso el cielo se ve azul: cuanto más soleado es el día y menos nublado está, más saturado se vuelve este color azul del cielo.
Pero si el cielo es azul, ¿por qué se vuelve carmesí durante el atardecer? La razon para esto es muy simple. El componente rojo del espectro solar es absorbido mucho peor por las moléculas de aire que otros colores. Durante el día, los rayos del sol ingresan a la atmósfera terrestre en un ángulo que depende directamente de la latitud en la que se encuentra el observador. En el ecuador este ángulo será casi recto, más cerca de los polos disminuirá. A medida que el Sol se mueve, aumenta la capa de aire que deben atravesar los rayos de luz antes de llegar al ojo del observador; después de todo, el Sol ya no está encima, sino que se inclina hacia el horizonte. Una gruesa capa de aire absorbe la mayor parte de los rayos del espectro solar, pero los rayos rojos llegan al observador casi sin pérdida. Por eso el atardecer se ve rojo.
El 26 de abril de 2012, extrañas nubes verdosas aparecieron en el cielo de Moscú. Un fenómeno inexplicable alarmó a los habitantes de la capital y agitó la Internet rusa. Se sugirió que en una de las empresas se produjo un accidente que estuvo acompañado de la liberación de sustancias químicas nocivas a la atmósfera. Afortunadamente la información no fue confirmada.
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Instrucciones
El médico jefe sanitario de la Federación de Rusia, Gennady Onishchenko, afirmó que, según datos oficiales, no hubo accidentes en las plantas químicas de la región de Moscú y las regiones cercanas. Mientras tanto, en algunas zonas de Moscú la gente se sentía realmente peor. Los alérgicos y los asmáticos comprendieron el motivo de este fenómeno anómalo.
Después de un largo invierno, a principios de abril se produjo un fuerte calentamiento, que provocó un rápido derretimiento de la capa de nieve, la caída temprana de las hojas de los árboles y la floración de varias especies a la vez: abedules, alisos,
A pesar del progreso científico y el libre acceso a muchas fuentes de información, es raro que una persona pueda responder correctamente a la pregunta de por qué el cielo es azul.
¿Por qué el cielo es azul o azul durante el día?
La luz blanca -que es la que emite el Sol- está formada por siete partes del espectro de colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. La pequeña rima conocida en la escuela, "Todo cazador quiere saber dónde se sienta el faisán", determina con precisión los colores de este espectro mediante las letras iniciales de cada palabra. Cada color tiene su propia longitud de onda de luz: el rojo es el más largo y el violeta el más corto.
El cielo (atmósfera) que conocemos está formado por micropartículas sólidas, pequeñas gotas de agua y moléculas de gas. Durante mucho tiempo ha habido varias suposiciones erróneas tratando de explicar por qué el cielo es azul:
- la atmósfera, formada por pequeñas partículas de agua y moléculas de varios gases, deja pasar bien los rayos del espectro azul y no permite que los rayos del espectro rojo toquen la Tierra;
- Las pequeñas partículas sólidas, como el polvo, suspendidas en el aire son las que menos dispersan las longitudes de onda azules y violetas, y por eso logran llegar a la superficie de la Tierra, a diferencia de otros colores del espectro.
Estas hipótesis fueron apoyadas por muchos científicos famosos, pero la investigación del físico inglés John Rayleigh demostró que las partículas sólidas no son la causa principal de la dispersión de la luz. Son las moléculas de gases de la atmósfera las que separan la luz en componentes de color. Un rayo blanco de luz solar, al chocar con una partícula de gas en el cielo, se dispersa (se dispersa) en diferentes direcciones.
Cuando choca con una molécula de gas, cada uno de los siete componentes de color de la luz blanca se dispersa. Al mismo tiempo, la luz con ondas más largas (la componente roja del espectro, que también incluye el naranja y el amarillo) se dispersa peor que la luz con ondas cortas (la componente azul del espectro). Debido a esto, después de la dispersión, quedan en el aire ocho veces más colores del espectro azul que rojos.
Aunque el violeta tiene la longitud de onda más corta, el cielo todavía parece azul debido a la mezcla de ondas violetas y verdes. Además, nuestros ojos perciben mejor el color azul que el violeta, dado el mismo brillo de ambos. Son estos hechos los que determinan la combinación de colores del cielo: la atmósfera está literalmente llena de rayos de color azul azulado.
¿Por qué entonces el atardecer es rojo?
Sin embargo, el cielo no siempre es azul. Naturalmente surge la pregunta: si vemos cielos azules todo el día, ¿por qué el atardecer es rojo? Descubrimos anteriormente que el color rojo es el que menos se dispersa por las moléculas de gas. Durante la puesta de sol, el Sol se acerca al horizonte y el rayo solar se dirige hacia la superficie de la Tierra no verticalmente, como durante el día, sino en ángulo.
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Por tanto, el camino que recorre a través de la atmósfera es mucho más largo que el que recorre durante el día cuando el Sol está alto. Debido a esto, el espectro azul-azul es absorbido por una capa gruesa de la atmósfera y no llega a la Tierra. Y ondas de luz más largas del espectro rojo-amarillo llegan a la superficie de la Tierra, coloreando el cielo y las nubes con los colores rojo y amarillo característicos del atardecer.
¿Por qué las nubes son blancas?
Toquemos el tema de las nubes. ¿Por qué hay nubes blancas en el cielo azul? Primero, recordemos cómo se forman. El aire húmedo que contiene vapor invisible, calentado en la superficie de la tierra, se eleva y se expande debido a que la presión del aire es menor en la parte superior. A medida que el aire se expande, se enfría. Cuando el vapor de agua alcanza una determinada temperatura, se condensa alrededor del polvo atmosférico y otros sólidos en suspensión, lo que da como resultado pequeñas gotas de agua que se fusionan para formar una nube.
A pesar de su tamaño relativamente pequeño, las partículas de agua son mucho más grandes que las moléculas de gas. Y si, cuando se encuentran con las moléculas de aire, los rayos del sol se dispersan, cuando se encuentran con las gotas de agua, la luz se refleja en ellas. En este caso, el rayo de luz solar inicialmente blanco no cambia de color y al mismo tiempo “colorea” de blanco las moléculas de las nubes.
Parecería que en la escuela todo alumno diligente y no tan diligente sabe en qué colores se divide el espectro, qué es cada color. Sin embargo, no importa cuán diligentemente estudie un niño, nunca encontrará respuesta a las preguntas principales que han preocupado su mente inquieta desde la primera infancia: ¿por qué el cielo es azul y por qué la puesta de sol es roja?
Si profundizas un poco en la física, encontrarás que el espectro rojo tiene la peor dispersión. Por eso, para que las luces de un objeto sean visibles desde lejos, se vuelven rojas. Y, sin embargo, ¿por qué el atardecer es rojo y no azul o verde?
Intentemos pensar lógicamente. Cuando el sol está directamente en el horizonte, sus rayos tienen que atravesar una capa de atmósfera mucho mayor que cuando el sol está en su cenit. Debido a su baja dispersabilidad, el color rojo atraviesa esta capa de la atmósfera casi sin obstáculos, y todos los demás colores del espectro se dispersan con tanta fuerza al atravesar el espesor del espacio aéreo de la Tierra que en realidad no son visibles en absoluto. ¡Por eso el atardecer es rojo!
De esto podemos concluir que la puesta de sol será más roja cuanto mayor sea la capa de atmósfera entre el sol y nuestro ojo. Además, para que la puesta de sol sea más roja, o incluso carmesí, basta con llenarse de polvo y contaminar el aire, y luego otros colores además del rojo se dispersarán aún más.
De todos es sabido que dependiendo del punto celeste en el que observemos el Sol, su color puede variar mucho.
Por ejemplo, en el cenit es blanco, al atardecer es rojo y, a veces, incluso carmesí. De hecho, esto es sólo una apariencia: no es el color de nuestra estrella lo que cambia, sino su percepción por parte del ojo humano. ¿Por qué está pasando esto?
El espectro solar es una combinación de siete colores primarios: recuerde el arco iris y el conocido dicho sobre el cazador y el faisán, con cuya ayuda se determina la secuencia de colores: rojo, amarillo, verde, etc., hasta llegar al violeta.
Pero en una atmósfera llena de una variedad de diferentes tipos de suspensiones de aerosoles (vapor de agua, partículas de polvo), cada color se dispersa de manera diferente. Por ejemplo, el violeta y el azul se dispersan mejor, mientras que el rojo se dispersa peor. Este fenómeno se llama dispersión de la luz solar.
La razón es que el color es esencialmente una onda electromagnética de cierta longitud. En consecuencia, diferentes ondas tienen diferentes longitudes. Y el ojo los percibe en función de la densidad del aire atmosférico que lo separa de la fuente de luz, es decir, el Sol.
Al estar en el cenit, parece blanco porque los rayos del sol caen sobre la superficie de la Tierra en ángulo recto (es decir, por supuesto, el lugar de la superficie donde se encuentra el observador), y el espesor del aire, que afecta la refracción de ligero, es relativamente pequeño. A una persona blanca le parece una combinación de todos los colores a la vez.
El cielo, por cierto, también aparece azul debido a la dispersión de la luz: ya que los colores azul, violeta y cian, que tienen las longitudes de onda más cortas, se dispersan en la atmósfera mucho más rápido que el resto del espectro. Es decir, al transmitir rayos rojos, amarillos y otros con ondas más largas, las partículas atmosféricas de agua y polvo dispersan los rayos azules, que dan color al cielo.
Cuanto más recorre el Sol su habitual recorrido diario y desciende hasta el horizonte, mayor es el espesor de la capa atmosférica a través de la cual tienen que pasar los rayos del sol y más se dispersan. El más resistente a la dispersión es el rojo, ya que tiene la longitud de onda más larga. Por lo tanto, sólo se percibe a través de los ojos de un observador que mira el cuerpo en cuestión. Los colores restantes del espectro solar están completamente dispersos y absorbidos por la suspensión de aerosoles en la atmósfera.
Como resultado, existe una dependencia directa de la dispersión de los rayos espectrales del espesor del aire atmosférico y de la densidad de la suspensión que contiene. Se pueden observar pruebas vívidas de esto en las emisiones globales a la atmósfera de sustancias más densas que el aire, por ejemplo, el polvo volcánico.
Así, después de 1883, cuando se produjo la famosa erupción del volcán Krakatoa, durante bastante tiempo en varios lugares del planeta se pudieron ver puestas de sol rojas de extraordinario brillo.