Sehen Sie, warum der Himmel blau und der Sonnenuntergang rot ist

Der Himmel ist an einem sonnigen Tag blau, bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang jedoch rot oder orange. Die verschiedenen Farben werden durch Lichtstreuung verursacht die Erdatmosphäre. Hier ist ein einfaches Experiment Sie können tun, um zu sehen, wie dies funktioniert:

Dafür benötigen Sie nur wenige einfache Materialien Wetterprojekt:

• Wasser
• Milch
• Transparenter Behälter mit flachen parallelen Seiten
• Taschenlampe oder Handylampe

Ein kleines rechteckiges Aquarium eignet sich gut für dieses Experiment. Versuchen Sie es mit einem 2-1 / 2-Gallonen- oder 5-Gallonen-Tank. Jeder andere quadratische oder rechteckige Behälter aus klarem Glas oder Kunststoff funktioniert.

1. Füllen Sie den Behälter mit ca. 3/4 Wasser. Schalten Sie die Taschenlampe ein und halten Sie sie flach an die Seite des Behälters. Sie werden den Strahl der Taschenlampe wahrscheinlich nicht sehen können, obwohl Sie möglicherweise helle Funkeln sehen, wenn das Licht auf Staub, Luftblasen oder andere kleine Partikel im Wasser trifft. Dies ist ähnlich wie Sonnenlicht durch den Raum wandert.
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2. Fügen Sie etwa 1/4 Tasse Milch hinzu (für einen 2-1 / 2-Gallonen-Behälter - erhöhen Sie die Milchmenge für einen größeren Behälter). Rühren Sie die Milch in den Behälter, um sie mit Wasser zu mischen. Wenn Sie nun die Taschenlampe gegen die Seite des Tanks richten, können Sie den Lichtstrahl im Wasser sehen. Milchpartikel streuen Licht. Untersuche den Behälter von allen Seiten. Wenn Sie den Behälter von der Seite betrachten, sieht der Taschenlampenstrahl leicht blau aus, während das Ende der Taschenlampe leicht gelb erscheint.
3. Rühren Sie mehr Milch ins Wasser. Wenn Sie die Anzahl der Partikel im Wasser erhöhen, wird das Licht der Taschenlampe stärker gestreut. Der Strahl erscheint noch blauer, während der Weg des Strahls, der am weitesten von der Taschenlampe entfernt ist, von gelb nach orange wechselt. Wenn Sie von der anderen Seite des Tanks in die Taschenlampe schauen, sieht es so aus, als wäre sie orange oder rot und nicht weiß. Der Strahl scheint sich auch auszubreiten, wenn er den Behälter überquert. Das blaue Ende, an dem einige Partikel Licht streuen, ist wie der Himmel an einem klaren Tag. Das orangefarbene Ende ist wie der Himmel in der Nähe von Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang.

Licht bewegt sich in einer geraden Linie, bis es auf Partikel trifft, die ablenken oder streuen. In reiner Luft oder Wasser kann man keinen Lichtstrahl sehen und er bewegt sich auf einem geraden Weg. Wenn sich Partikel in der Luft oder im Wasser befinden, wie Staub, Asche, Eisoder Wassertropfen wird Licht von den Rändern der Partikel gestreut.

Milch ist ein Kolloid, die winzige Partikel von Fett und Protein enthält. Gemischt mit Wasser streuen die Partikel Licht stark, während Staub Licht in die Atmosphäre streut. Licht wird je nach Farbe oder Wellenlänge unterschiedlich gestreut. Blaues Licht wird am meisten gestreut, während das orange und rote Licht am wenigsten gestreut wird. Das Betrachten des Tageshimmels ist wie das Betrachten eines Taschenlampenstrahls von der Seite - Sie sehen das gestreute blaue Licht. Ein Blick auf Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang ist wie ein direkter Blick in den Strahl der Taschenlampe - Sie sehen das nicht gestreute Licht, das orange und rot ist.

Was unterscheidet Sonnenaufgang und Sonnenuntergang vom Tageshimmel? Es ist die Menge von Atmosphäre Das Sonnenlicht muss sich kreuzen, bevor es Ihre Augen erreicht. Wenn Sie sich die Atmosphäre als eine Beschichtung vorstellen, die die Erde bedeckt, fällt das Sonnenlicht mittags durch den dünnsten Teil der Beschichtung (der die geringste Anzahl von Partikeln aufweist). Sonnenlicht bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang muss seitwärts zum selben Punkt verlaufen, durch viel mehr "Beschichtung", was bedeutet, dass es viel mehr Partikel gibt, die Licht streuen können.

Während in der Erdatmosphäre mehrere Arten von Streuung auftreten, ist die Rayleigh-Streuung hauptsächlich für das Blau des Tageshimmels und den rötlichen Farbton der aufgehenden und untergehenden Sonne verantwortlich. Der Tyndall-Effekt kommt ebenfalls ins Spiel, ist jedoch nicht die Ursache für die Farbe des blauen Himmels, da Moleküle in der Luft kleiner sind als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts.

• Smith, Glenn S. (2005). "Menschliches Farbsehen und die ungesättigte blaue Farbe des Tageshimmels". American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
• Jung, Andrew T. (1981). "Rayleigh-Streuung". Angewandte Optik. 20 (4): 533–5. doi:10.1364 / AO.20.000533