Старт в науке. Тема: «Почему закат красный…

Тема: «Почему закат красный…»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Кисловская СОШ» Томского района

Тема: «Почему закат красный…»

ученица 5А класса

6. Почему небо голубое. 6

7. Почему восход и закат красные. 6

8. Восприятие цвета………………………………………. 8

9. Необычные явления………………………………………. 9

10. Наблюдение смешивания различных цветов…………… 10

12. Список литературы……………………………………… 13

Наверное, нет человека, который не любовался бы закатом солнца. Это великолепное красочное явление на небосводе издавна привлекало всеобщее внимание.

«Интересно, — подумала я, — почему небо голубое днем, а на закате красное?»

Тема исследования: Почему закат красный?

Цель исследования: выяснить, почему небо окрашивается в красный цвет?

1. Изучить литературу по теории света.

2. Выяснить в чем состоит особенность прохождения света через атмосферу.

3. Объяснить причины, почему небо красное при закате.

4. Провести опыт для обнаружения солнечного спектра.

Предмет изучения – закат и небо.

— у солнца есть лучи, которые окрашивают небо в разные цвета;

-красный цвет можно получить в лабораторных условиях.

Актуальность моей темы заключается в том, что она будет интересна и полезна для слушателей потому, что очень многие люди, смотрят на ясное голубое небо, любуются им, и немногие знают, почему же оно такое голубое, днем, а на закате красное и что придает ему такой цвет.

2. Основная часть

На первый взгляд, этот вопрос кажется простым, но на самом деле он затрагивает глубокие аспекты преломления света в атмосфере. Прежде чем понять ответ на этот вопрос, необходимо иметь представление о том, что такое свет.

Солнечный свет — это энергия. Тепло солнечных лучей, сфокусированных линзой, превращается в огонь. Свет и тепло отражаются белыми поверхностями и поглощаются черными. Вот почему белая одежда холоднее черной.

Какова же природа света? Первым, кто попытался серьезно заняться изучением света, был Исаак Ньютон. Он считал, что свет состоит из частиц корпускул, которые наподобие пуль выстреливаются источником света. Но некоторые характеристики света не могли быть объяснимы этой теорией.

Другой ученый, Гюйгенс, предложил другое объяснение природы света. Он разработал «волновую» теорию света. Он считал, что свет образует импульсы, или волны, наподобие того, как камень, брошенный в пруд, создает волны.

Каких взглядов сегодня придерживаются ученые на происхождение света? В настоящее время считается, что световые волны имеют характерные особенности и частиц и волн одновременно. Проводятся опыты, подтверждающие обе теории.

Свет состоит из фотонов – невесомых частиц, не обладающих массой, путешествующих со скоростью около 300 000 км/с и обладающих волновыми свойствами. Частота волновых колебаний света определяет его цвет. Кроме того, чем выше частота колебаний, тем короче длина волны. Каждый цвет обладает своей частотой колебаний и длиной волны. Белый солнечный свет состоит из многих цветов, которые можно увидеть, преломив его через стеклянную призму.

1. Призма разлагает свет.

2. Белый свет – сложный.

Если внимательно присмотреться к прохождению света через треугольную призму, то можно увидеть, что разложение белого света начинается сразу же, как только свет переходит из воздуха в стекло. Вместо стекла можно взять и другие прозрачные для света материалы.

Замечательно, что этот опыт пережил столетия, и его методика без существенных изменений используется в лабораториях до сих пор.

dispersio (лат.) – рассеяние, развеивание — дисперсия

Ньютона по дисперсии.

Явление дисперсии света первым начал изучать И. Ньютон и считается одной из важнейших его научных заслуг. Недаром на его надгробном памятнике, поставленном в 1731 году и украшенном фигурами юношей, которые держат в руках эмблемы его главнейших открытий, одна фигура держит призму, а в надписи на памятнике есть слова: «Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства, чего ранее никто не подозревал». Последнее утверждение не совсем точно. Дисперсия была известна и ранее, но обстоятельно она не изучалась. Занимаясь усовершенствованием телескопов, Ньютон обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено. Исследуя окрашенные при преломлении края, Ньютон сделал свои открытия в области оптики.

Спектр видимого излучения

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разным углом. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены световыми волнами одной длины (или очень узким диапазоном), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:

Диапазон длин волн, нм

Диапазон частот, ТГц

Диапазон энергии фотонов, эВ

С каждым “цветом” в спектре надо сопоставлять световую волну определенной длины

Простейшее представление о спектре можно получить, глядя на радугу. Белый свет, преломляясь в капельках воды, образует радугу, так как он состоит из множества лучей всех цветов, а те преломляются по-разному: красные — слабее всего, синие и фиолетовые — сильнее всего. Астрономы исследуют спектры Солнца, звезд, планет, комет, так как по спектрам можно многое узнать.

Почему небо голубое?

Основными составляющими атмосферы Земли являются два бесцветных газа: кислород и азот. Свет красного и голубого цвета по-разному взаимодействуют с кислородом. Так как длина волны голубого цвета примерно соответствует размеру атома кислорода и из-за этого голубой свет рассеивается кислородом в разные стороны, тогда как красный свет спокойно проходит сквозь атмосферный слой. На самом деле, еще больше рассеивается в атмосфере фиолетовый свет, однако человеческий глаз менее восприимчив к нему, чем к голубому свету. В итоге, получается то, что глаз человека со всех сторон улавливает рассеянный кислородом голубой свет, отчего небо нам кажется голубым.

Читать еще:  Что запрещено делать православному в католическом храме .

Без атмосферы на Земле Солнце бы нам представлялось яркой белой звездой, а небо было бы черным.

Почему восход и закат красные?

Во время восхода и заката Солнце находится низко над уровнем горизонта, свет падает не прямо сверху, а уже под большим углом и поэтому, прежде чем достигнуть наших глаз, должен пройти значительно больший слой атмосферы, чем днем. Рассеянный кислородом голубой свет (да и не только голубой) уже не способен пробиться через такой толстый слой атмосферы, а вот красный свет, не встречая преград, проходит напрямую. Все небо не становится красным потому, что при прохождении сквозь атмосферу красного света не наблюдается такого эффекта рассеивания, как в случае с голубым светом. Однако области неба вокруг солнца могут принимать красноватый, оранжевый или розовый оттенок из-за содержащихся в атмосфере пыли и молекул воды, которые обладают возможностью несколько рассеивать красный свет.

Свет — это всего лишь различаемый человеческим глазом участок в довольно узком диапазоне спектра электромагнитных волн. В этом диапазоне граничные позиции занимают красный и фиолетовый цвета, постепенно переходя с увеличением длины волны излучения в так называемые инфракрасное и ультрафиолетовое излучения соответственно.
Благодаря низкой способности к рассеянию в атмосфере, красный цвет применяется в качестве сигнального цвета на объектах, различение которых важно в условиях недостаточной видимости. Это сигнальные огни, размещаемые на высотных объектах, на наружной части бортов самолетов. Соответственно, цвета, обладающие высокой способностью к рассеянию в атмосфере, применяются для светомаскировки. Чаще всего это синий и фиолетовый цвета.

Подробнее о цветах заката. Именно по причине плохой способности к рассеянию красного света солнце на закате переливается всеми оттенками этого цвета. И причина народной приметы, говорящей о предстоящем ненастном дне, которому предшествует алый закат, вполне объяснима. Попробуем рассуждать логически.
В момент, когда солнце находится у горизонта, его лучам на пути к нашему глазу приходится проходить слой атмосферы гораздо толще обычного. В обычных условиях цвет солнца при взгляде на него кажется ослепительно-белым. Проходя через толстый слой атмосферы, цвета, за исключением всех оттенков красного, сильно рассеиваются или поглощаются атмосферой.
Соответственно, можно говорить о том, что солнце на горизонте будет тем краснее, чем толще слой атмосферы лежит между ним и нашим глазом, либо чем беспокойнее и, соответственно, запыленнее будет этот самый слой атмосферы. Наши предположения оказываются верными. Чем ближе солнце к горизонту, тем толще слой атмосферы, через который к нам стремится его свет, и тем, соответственно, краснее его оттенки. Верно также и следующее утверждение: чем багровее закат, тем ненастнее и ветренее окажется следующий день.
Дальнейшие логические рассуждения помогут нам понять, чем обусловлен голубой цвет неба. Голубой (то же, что и синий) цвет лежит в спектре между зеленым и фиолетовым. Все они обладают способностью к рассеянию в атмосфере. Рассеяние какого-либо цвета в определенной среде приводит к окрашиванию среды в этот цвет.

Воздух прозрачен и бесцветен, но в мощной толще атмосферы в ясный день он голубого цвета, так как солнечные лучи рассеиваются в воздухе. Свет, или солнечные лучи, — это распространяющиеся электромагнитные волны. Фиолетовые, синие и голубые — лучи с короткой длиной волны. В ясный день они интенсивно рассеиваются молекулами воздуха и становятся доступными глазу, а у лучей красного и жёлтого цветов длина волны почти вдвое больше, поэтому рассеиваются они молекулами воздуха значительно меньше. В облаках и тумане содержится много различных примесей, капелек воды, кристалликов льда, здесь лучи всех длин волн рассеиваются одинаково сильно, поэтому облака и туман белого цвета. На закате небо часто окрашивается в красные и жёлтые цвета. Это происходит потому, что вечером Солнце стоит низко над горизонтом и солнечные лучи проходят очень длинный путь в атмосфере. Они активно рассеиваются, теперь нашему взгляду становятся доступны красные и жёлтые лучи

Небо не всегда бывает голубого цвета. Например, ночью, когда солнце не посылает лучи, мы видим небо не голубым, атмосфера кажется прозрачной. И сквозь прозрачный воздух, человек может видеть планеты, звезды. А днем голубой цвет снова прячет от наших глаз космические тела.

Цвет неба бывает красным – на закате, в пасмурную погоду белым или серым.

Восприятие цвета

Восприятие цвета человеком связано с большими эмоциями. Наиболее благоприятное влияние оказывают зеленый и желтые цвета: они обостряют зрение, ускоряют реакции, обостряют слух. Зеленый цвет помогает быстро снять болевые ощущения. Красный цвет возбуждает, это цвет подъема, победы. Длительное действие красного цвета создает усталость.

Старт в науке. Тема: «Почему закат красный…

Играя на улице, я однажды обратил внимание на небо, оно было необыкновенное: бездонное, бесконечное и голубое, голубое! И лишь облака слегка прикрывали этот голубой цвет. Я задумался, а почему небо окрашено в голубой цвет? Тут же вспомнилась песенка лисы Алисы из сказки про Буратино «Какое небо голубое…!» и урок географии, где мы, изучая тему «Погода» описывали состояние неба, и тоже говорили, что оно голубого цвета. Так все – таки, почему небо голубое? Придя домой, я задал этот вопрос маме. Она мне рассказала, что когда люди плачут, они просят у неба помощи. Небо забирает их слезинки, поэтому оно как, озеро, становится голубым. Но рассказ мамы не удовлетворил мой вопрос. Я решил выяснить у своих одноклассников и учителей, знают ли они, почему небо голубое? В анкетировании приняли участие 24 ученика и 17 педагогов. Обработав анкеты, получили следующие результаты:

Небо голубое, потому, что оно содержит воду, а вода голубого цвета

Потому, что в атмосфере есть кислород

Не знают почему

Дали правильный ответ

В школе на уроке географии этот вопрос я задал учителю. Она мне ответила, что цвет неба можно легко объяснить с точки зрения физики. Это явление называется дисперсией. Из википедии я узнал, что дисперсия – это процесс разложения света на спектр. Учитель по географии Лариса Борисовна предложила мне пронаблюдать это явление опытным путем. И мы отправились в кабинет физики. Василий Александрович, преподаватель физики нам охотно согласился в этом помочь. При помощи специального оборудования мне удалось проследить, как в природе происходит процесс дисперсии.

Читать еще:  Нанайский герой россии. Максим Пассар — дьявол из гнезда чертей

Для того, чтобы найти ответ на вопрос почему небо голубое мы решили провести исследование. Так появилась идея написания проекта. С моим руководителем мы определили тему, цель и задачи исследования, выдвинули гипотезу, определили методы исследования и механизмы реализации нашей идеи.

Гипотеза: свет на Землю посылает Солнце и чаще всего, когда мы смотрим на него, он нам кажется ослепительно белым. Значит и небо должно быть белого цвета? Но на самом деле небо голубое. В ходе исследования найдем объяснения этим противоречиям.

Цель: найти ответ на вопрос, почему небо голубое и выяснить, от чего зависит его цвет.

Задачи: 1. Ознакомиться с теоретическим материалом по теме

2. Экспериментально изучить явление дисперсии света

3. Понаблюдать за цветом неба в разное время суток и при разной погоде

Объект исследования: небо

Предмет: свет и цвет неба

Методы исследования: анализ, эксперимент, наблюдение

Этапы работы:

3. Заключительный: выводы по теме исследования

Практическое значение работы: материалы исследования можно использовать на уроках географии и физики в качестве учебного модуля.

2. Основная часть.

2.1. Теоретические аспекты проблемы. Явление голубого неба с точки зрения физики

Почему небо голубое – очень трудно найти ответ на такой простой вопрос. Сначала дадим определение понятию. Небо — пространство над Землёй или поверхностью любого другого астрономического объекта. В целом, небом обычно называют панораму, открывающуюся при взгляде с поверхности Земли (или другого астрономического объекта) в направлении космоса.

Многие ученые ломали себе головы в поисках ответа. Леонардо да Винчи, наблюдая за огнем в камине, писал: «Светлота поверх темноты становится синей». Но сегодня известно, что слияние белого и черного цвета дает серый цвет.

Рис. 1. Гипотеза Леонардо да Винчи

Исаак Ньютон почти объяснил цвет неба, правда, для этого ему пришлось допустить, что капли воды, содержащиеся в атмосфере имеют тонкие стенки наподобие мыльных пузырей. Но оказалось, что эти капли являются сферами, а значит, не имеют толщины стенки. Так мыльный пузырь Ньютона и лопнул!

Рис. 2. Гипотеза Ньютона

Наилучшее решение проблемы около 100 лет назад предложил английский физик лорд Джон Рэлей. Но начнем сначала. Солнце излучает ослепительно белый свет, значит и цвет неба должен быть таким же, но оно все-таки голубое. Что происходит с белым светом в атмосфере? Он, проходя через атмосферу, как через призму, распадается на семь цветов. Вам наверняка известны эти строчки: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. В этих предложениях сокрыт глубокий смысл. Они представляют нам основные цвета в спектре видимого света.

К

О

Ж

З

Г

С

Ф

Рис. 3. Спектр белого света.

Лучшая природная демонстрация этого спектра, конечно же, радуга.

Рис. 4 Спектр видимого света

Видимый свет – это электромагнитное излучение, волны которого имеют разную длину. Есть и не видимый свет, его наш глаз не воспринимает. Это ультрафиолетовый и инфракрасный. Мы его не видим, потому что его длина либо слишком велика, либо слишком мала. Видеть свет, значит воспринимать его цвет, а вот какой цвет мы будем увидеть, зависит от длины волны. Самые длинные видимые волны — красные, а самые короткие – фиолетовые.

От длины волны зависит еще и способность света к рассеиванию, то есть, к распространению в среде. Красные световые волны рассеиваются хуже всех, а вот синий и фиолетовый цвета обладают высокой способностью к рассеиванию.

Рис. 5. Способность света к рассеиванию

И, наконец, то мы приблизились вплотную к ответу на наш вопрос, а почему же небо голубое? Как уже говорилось выше, белый цвет – это смесь всех возможных цветов. при столкновении с молекулой газа, каждый из семи цветовых компонентов белого света рассеивается. При этом свет с более длинными волнами рассеивается хуже, чем свет с короткими волнами. Из-за этого в воздухе остается в 8 раз больше синего спектра, чем красного. Хотя самая короткая волна у фиолетового цвета, небо все равно кажется голубым из-за смешения фиолетовых и зеленых волн. Кроме того, наши глаза лучше воспринимают голубой цвет, чем фиолетовый, при одинаковой яркости обоих. Именно эти факты и определяют цветовую гамму неба: атмосфера буквально наполнена лучами сине-голубого цвета.

Однако, небо голубое не всегда. В течение дня мы видим небо синим, голубым, серым, вечером – красным (Приложение 1). Почему закат красный? Во время заката Солнце приближается к горизонту, и солнечный луч направлен к поверхности Земли не вертикально, как днем, а под углом. Поэтому, путь, который он проходит через атмосферу, намного больше того, что он проходит днем, когда Солнце стоит высоко. Из-за этого сине-голубой спектр поглощается в атмосфере, не доходя до Земли, а более длинные световые волны красного спектра доходят до поверхности Земли, окрашивая небо в красные и желтые тона. Изменение цвета небо явно связаны с вращением Земли вокруг своей оси, а значит углом падения света на Землю.

2.2. Практические аспекты. Экспериментальный путь решения проблемы

В кабинете физике я познакомился с прибором спектрограф. Василий Александрович, учитель физики рассказал мне принцип работы данного прибора, после чего я самостоятельно провел опыт, который называется дисперсия. Луч белого света, проходя через призму, преломляется и на экране мы видим радугу (Приложение 2). Этот опыт помог мне понять, как на небе появляется это удивительное творение природы. С помощью спектрографа ученые сегодня могут получать информацию о составе и свойствах различных веществ.

Читать еще:  Магия чисел. К чему снится корова женщине? Сонник корова

Фото 1. Демонстрация опыта дисперсии в

Получить радугу мне захотелось и в домашних условиях. Мой учитель географии, Лариса Борисовна рассказала, как можно это сделать. Аналогом спектрографа стали стеклянная емкость с водой, зеркало, фонарик и белый лист бумаги. В емкость с водой помещаем зеркало, сзади емкости ставим белый лист бумаги. Направляем на зеркало свет фонарика, так, чтобы отраженный свет падал на бумагу. На листе бумаги вновь появилась радуга! (Приложение 3). Опыт лучше проводить в затемненной комнате.

Мы уже говорили выше, что белый свет по сути уже содержит в себе все цвета радуги. Убедиться в этом и, собрать все цвета обратно в белый, можно сделав радужный волчок (Приложение 4). Если его сильно раскрутить, цвета будут сливаться и диск приобретет белый цвет.

Не смотря на научное объяснение образования радуги, это явление остается одним из загадочных оптических зрелищ в атмосфере. Смотрите и наслаждайтесь!

3. Заключение

В поисках ответа на так часто задаваемый родителям детский вопрос «Почему небо голубое?» я очень много узнал для себя интересного и поучительного. Противоречия в нашей гипотезе сегодня имеют научное объяснение:

• Весь секрет в цвете неба в нашей атмосфере – в воздушной оболочке планеты Земля.

Белый луч солнца, проходя через атмосферу, распадается на лучи семи цветов.

Красные и оранжевые лучи – самые длинные, а голубые – самые короткие.

Голубые лучи меньше других достигают Земли, и небо оказывается благодаря этим лучам пронизано голубым цветом

Небо не всегда окрашено в голубой цвет и это связано с осевым движением Земли.

Опытным путем нам удалось наглядно представить и понять, как происходит дисперсия в природе. На классном часе в школе я рассказал своим одноклассникам, почему небо имеет голубой цвет. Также было интересно узнать, где можно наблюдать явление дисперсии в нашей повседневной жизни. Я нашел несколько практических областей применения этого уникального явления (Приложение 5). В дальнейшем мне хотелось бы и дальше изучать небо. Сколько еще оно таит в себе загадок? Какие явления еще происходят в атмосфере и, какова их природа? Как они влияют на человека и все живое на Земле? Возможно, это и будут темы моих будущих исследований.

Список литературы

1. Википедия – свободная энциклопедия

2. Л.А. Маликова. Электронное пособие по физике «Геометрическая оптика»

3. Перышкин А.В. Физика. 9 класс. Учебник. М.: Дрофа, 2014, с.202-209

4. htt;/www. voprosy-kak-ipochemu.ru

5. Личный фото-архив «Небо над Голышманово»

«Небо над Голышманово» (личный фото архив)

Дисперсия света при помощи спектрографа

Дисперсия света в домашних условиях

«радуга»

Радужный волчок

Волчок в состоянии покоя Волчок в процессе вращения

Дисперсия в жизни человека

Физика города: почему закаты красные и как предсказывать по ним погоду

Иллюстрация: Ольга Денисова

Мы наблюдаем закат каждый вечер, и каждый вечер он нас впечатляет, настраивает на медитативный лад и заставляет тянуться за смартфоном с камерой. Наши друзья из Детского центра научных открытий «ИнноПарк» помогли разобраться, почему солнце и небо меняют цвет и как определить погоду на завтра без помощи метеорологов.

Если вы смотрите на заходящее солнце, сидя рядом с кем-то, ваш сосед увидит не совсем то же самое, что вы. Окраска луча зависит от того, как глаз воспринимает длину волны. А каждый человек в этом смысле чуточку уникален.

Солнце светит всеми лучами спектра одновременно. Короткие волны отвечают за фиолетовый цвет, а длинные – за красный. Однако эти волны попадают нам на сетчатку не напрямую, сначала они проходят сквозь атмосферу – газовый защитный слой Земли. Поскольку наша планета крутится вокруг Солнца, светило в течение дня находится в разном положении относительно ее поверхности, и толщина атмосферы, которая нас разделяет, также разная.

В полдень солнечные лучи проходят по короткому пути, падают отвесно и не успевают рассеяться. Именно поэтому с 12.00 до 15.00 нам приходится щуриться и носить темные очки. Вечером Солнце расположено перпендикулярно к позиции наблюдателя, преграда (атмосфера) в этот момент толще. Продраться через нее могут только длинные волны – красные. Вот почему этот цвет и его оттенки преобладают на небе во время заката.

Виды Москвы: летний закат с высоты птичьего полета

По цвету заката действительно можно определить погоду на ближайшие часы. Чем сильнее атмосфера заполонена облаками, тем сильнее она рассеивает лучи света. Лишь самые длинные, то есть самые красные, волны доберутся до нас. А значит алый закат – предвестник дождя. Тем же принципом прогнозирования можно руководствоваться на рассвете. Нужно только помнить, что утром атмосфера чище, чем в сумерках, так как не успела загрязниться, поэтому на восходе Солнце кажется ярче.

Екатерина Ефремова, Детский центр научных открытий «ИнноПарк»

О «Физике города»

Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему под нами дрожит земля, когда под нами проезжает поезд метро? И может ли в Москве произойти землетрясение? Какими видят нас люди из космоса?

Мы предложили коллегам из Детского центра научных открытий «ИнноПарк» дать ответы на наши вопросы и разъяснить, сколько велосипедистов нужно для освещения столицы, какие оптические иллюзии можно увидеть в городе и как начать экономить энергию, не выходя из дома. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.

Источники:

http://pandia.ru/text/80/039/40122.php

http://school-science.ru/4/11/102

http://www.m24.ru/articles/nauka/10082015/81536

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector