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为什么天空是蓝色的？ 儿童科学实验室
在晴朗的晴天，我们头顶上的天空看起来是明亮的蓝色。 晚上，夕阳将天空染成红色、粉色和橙色。 为什么天空是蓝色的？ 是什么让夕阳红了？ 要回答这些问题，您需要知道什么是光以及地球的大气层由什么组成。 气氛 大气是地球周围气体和其他颗粒的混合物。 基本上，大气由气态氮气 (78%) 和氧气 (21%) 组成。 氩气和水（以蒸汽、水滴和冰晶的形式）是大气中第二丰富的气体，它们的浓度分别不超过 0,93% 和 0,001%。 地球大气层还含有少量其他气体，以及从海洋进入大气层的最小的灰尘、烟灰、灰烬、花粉和盐颗粒。 大气成分随地点、天气等的不同而有微小的变化。 暴风雨期间以及海洋附近，大气中的水浓度会增加。 火山能够将大量火山灰喷射到大气中。 技术污染还会在大气的正常成分中添加各种气体或灰尘和烟灰。 接近地球表面的低海拔地区的大气密度最高，随着海拔的升高，大气密度逐渐降低。 大气层和太空之间没有明确的界限。 光波 光是一种由波携带的能量形式。 除了光之外，波还携带其他类型的能量，例如声波是空气振动。 光波是电场和磁场的振荡，这个范围称为电磁频谱。 电磁波以 299,792 km/s 的速度在无空气的空间中传播。 这些波的传播速度称为光速。
辐射能量取决于波长及其频率。 波长是波的两个最近的波峰（或波谷）之间的距离。 波频率是每秒波振荡的次数。 波越长，其频率越低，携带的能量越少。 可见光颜色 可见光是我们眼睛可以看到的电磁波谱的一部分。 太阳或白炽灯发出的光可能看起来是白色的，但实际上是不同颜色的混合物。 您可以通过使用棱镜将可见光谱分解为各个组成部分来看到可见光谱的不同颜色。 这种光谱也可以在天空中以彩虹的形式观察到，这是由于太阳光在水滴中折射而产生的，就像一个巨大的棱镜一样。
光谱的颜色混合在一起，不断地将一种颜色转变为另一种颜色。 光谱的一端是红色或橙色。 这些颜色逐渐变成黄色、绿色、蓝色、靛蓝色和紫色。 颜色有不同的波长、不同的频率和不同的能量。 光在空气中的传播 只要路径上没有障碍物，光就会沿直线在空间中传播。 当光波进入大气层时，光继续沿直线传播，直到灰尘或气体分子挡住它的路。 在这种情况下，光发生的情况将取决于其波长和其路径中粒子的大小。 灰尘颗粒和水滴比可见光的波长大得多。 当光与这些大颗粒碰撞时，会向不同方向反射。 不同颜色的可见光同样被这些颗粒反射。 反射光呈现白色，因为它仍然包含与反射之前相同的颜色。 气体分子小于可见光的波长。 如果光波与它们碰撞，那么碰撞的结果可能会不同。 当光与任何气体的分子碰撞时，其中一些会被吸收。 过了一会儿，分子开始向不同方向发光。 发射光的颜色与被吸收的颜色相同。 但不同波长的颜色被吸收的程度不同。 所有颜色都可以被吸收，但较高频率（蓝色）比较低频率（红色）更容易被吸收。 这个过程称为瑞利散射，以英国物理学家约翰·瑞利 (John Rayleigh) 的名字命名，他在 1870 年代发现了这种散射现象。 为什么天空是蓝色的？ 由于瑞利散射，天空呈蓝色。 当光穿过大气层时，大部分长波长的光谱都保持不变。 只有一小部分红色、橙色和黄色与空气相互作用。 然而，许多较短波长的光被气体分子吸收。 吸收后，蓝色向各个方向发射。 它散落在天空各处。 无论您朝哪个方向看，这些散射的蓝光中都会有一些到达观察者。 由于头顶上随处可见蓝光，因此天空看起来是蓝色的。
如果你看向地平线，天空会呈现出更苍白的色调。 这是由于光在大气中传播更远的距离到达观察者的结果。 散射光再次被大气散射，到达观察者眼睛的蓝色较少。 因此，地平线附近的天空颜色显得较淡，甚至呈现全白。
黑色的天空和白色的太阳 从地球上看，太阳呈黄色。 如果我们在太空或月球上，太阳对我们来说会呈现白色。 太空中没有大气层会散射阳光。 在地球上，一些短波长的阳光（蓝色和紫色）被散射吸收。 光谱的其余部分看起来是黄色的。 此外，在太空中，天空看起来很暗或黑色，而不是蓝色。 这是由于没有大气层的结果，因此光不会以任何方式散射。
为什么夕阳是红色的？ 当太阳下山时，阳光必须在大气中传播更远的距离才能到达观察者，因此更多的阳光被大气反射和散射。 由于到达观察者的直射光较少，因此太阳显得不那么明亮。 太阳的颜色似乎也不同，从橙色到红色。 这是因为更多的短波长颜色（蓝色和绿色）被散射。 只有光谱中的长波长成分保留下来，到达观察者的眼睛。
夕阳周围的天空可以被涂上不同的颜色。 当空气中含有许多小灰尘或水颗粒时，天空是最美丽的。 这些粒子向各个方向反射光。 在这种情况下，较短的光波被散射。 观察者看到波长较长的光线，因此天空呈现红色、粉色或橙色。 更多关于气氛 什么是气氛？ 大气是围绕地球的气体和其他物质的混合物，呈一层薄薄的、大部分透明的外壳。 大气层由地球引力固定。 大气的主要成分是氮气（78,09%）、氧气（20,95%）、氩气（0,93%）和二氧化碳（0.03%）。 大气中还含有少量的水（在不同的地方其浓度范围为0%到4%）、固体颗粒、气体氖气、氦气、甲烷、氢气、氪气、臭氧和氙气。 研究大气的科学称为气象学。 如果没有大气层提供我们呼吸所需的氧气，地球上的生命就不可能存在。 此外，大气层还发挥着另一个重要功能——它使整个地球的温度保持平衡。 如果没有大气层，那么地球上的某些地方可能会非常炎热，而另一些地方则会非常寒冷，温度范围可能从夜间-170°C到白天+120°C。 大气层还保护我们免受太阳和太空的有害辐射，吸收和散射它。 在到达地球的太阳能总量中，大约 30% 被云层和地球表面反射回太空。 大气层吸收大约 19% 的太阳辐射，只有 51% 被地球表面吸收。 空气有重量，尽管我们没有意识到这一点，也感觉不到气柱的压力。 在海平面，该压力为 760 个大气压，即 1013 毫米汞柱（101,3 毫巴或 10 kPa）。 随着海拔的升高，大气压力迅速降低。 海拔每升高 16 公里，气压就会下降 1 倍。 这意味着，在海平面压力为 16 个大气压的情况下，在 0,1 公里的高度，压力将为 32 个大气压，在 0,01 公里的高度，压力将为 XNUMX 个大气压。 最低层大气的密度为 1,2 kg/m3。 每立方厘米空气大约含有 2,7 * 1019 个分子。 在地面上，每个分子以大约 1600 公里/小时的速度行进，同时与其他分子以每秒 5 亿次的速度碰撞。 空气密度也随着高度的增加而迅速下降。 在3公里高度，空气密度下降30%。 生活在海平面附近的人们在上升到这个高度时会遇到暂时的呼吸问题。 人们永久居住的最高海拔为4公里。 大气结构 大气由不同的层组成，这些层的划分是根据它们的温度、分子组成和电特性来进行的。 这些图层没有明显的边界，它们随季节变化，此外，它们的参数在不同的纬度上也发生变化。
根据分子组成将大气分层
异质球
根据其电气特性将大气分层 中性气氛
电离层
磁层 是电离层的上部，延伸至约70000万公里，这个高度取决于太阳风的强度。 磁层将太阳风的高能带电粒子保持在地球磁场中，从而保护我们免受它们的侵害。 根据温度将大气分层 对流层上限的高度取决于季节和纬度。 它从地球表面延伸至赤道约16公里的高度，延伸至南北两极约9公里的高度。 前缀“tropo”意味着变化。 对流层参数的变化是由于天气条件而发生的 - 例如，由于大气锋的运动。 随着海拔升高，温度下降。 暖空气上升，然后冷却并下降回到地球。 这个过程称为对流，它是由于气团运动而发生的。 该层的风主要垂直吹。 该层包含的分子比所有其他层的总和还要多。 平流层 - 大约从 11 公里的高度延伸到 50 公里。
中间层 - 延伸到大约 100 公里的高度。
外圈 - 延伸到热层之外数百公里，逐渐进入外层空间。
用光做实验 第一个实验——光分解成光谱 对于此实验，您将需要：
如何进行实验：
发生了什么：水和镜子就像棱镜一样，将光线分成色谱。 发生这种情况是因为光线从一种介质（空气）传播到另一种介质（水）改变了速度和方向。 这种现象称为折射。 不同颜色的折射不同，紫罗兰色光线减速更强烈，方向改变更强烈。 红色光线会减慢速度并较小程度地改变方向。 光被分成它的组成颜色，我们可以看到光谱。 在玻璃罐中模拟天空 实验所需材料：
进行实验：
在这个实验中，悬浮在水中的小牛奶颗粒会散射手电筒发出的光，就像空气中的颗粒和分子散射阳光一样。 当从上方照射玻璃时，由于蓝色向各个方向散射，水呈现蓝色。 当您直视水中的光线时，手电筒呈现红色，因为一些蓝色光线由于光散射而被去除。 混色 你将需要：
如何进行实验：
对所见现象的解释：磁盘上扇区的颜色是白光颜色的主要成分。 当圆盘旋转得足够快时，颜色似乎会混合并且圆盘看起来是白色的。 尝试尝试其他颜色组合。 出版：the-mostly.ru
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