Күк йөзе ни өчен зәңгәр?

3 яшьлек кечкенә бала бу сорауны әти-әнисенә биреп, аларны аптырашта калдыра ала. Җавап итеп, ул күктә көзгедәге кебек чагылыш тапкан зәңгәр елга турындагы хикәяне ишетергә мөмкин. Кояш нурының ак төстә, һаваның төссез һәм үтәкүренмәле икәнен без беләбез. Алайса, күк йөзе ни өчен зәңгәр соң?

Физика күзлегеннән чыгып караганда, күк йөзе ни өчен зәңгәр?

Бу сорауга күп кенә галимнәр җавап бирергә тырышкан. Ләкин бу күренешкә иң яхшы аңлатманы 19нчы гасыр ахырында гына Д.Рэлей бирә алган. Кояш чиста ачык яктылык нурларын сибә. Димәк, күк йөзен дә без шулай ук ак төстә күрергә тиеш. Ләкин, җиргә таба килгәндә, кояш нурлары үз төсмерләрен үзгәртә. Чөнки ак төс 7 төсмерне үз эченә ала. Нәкъ менә аларның кушылуы аркасында ак төс барлыкка килә.

• Ни өчен соң ак төс төсмерләргә бүленә, ләкин без зәңгәрне генә күрәбез?

Башта галимнәр моны һаваның күп санлы химик компонентлардан торган махсус составы белән аңлата. Җир атмосферасында шулай ук су парлары, боз кристалллары, тузан кисәкчәләре һ.б. бар. Иң өске катламда озон формалаша.

Әлеге мәсьәләне иң беренче булып тикшерә башлаган физиклар, озон һәм су молекулалары кызыл нурларны йота, ә зәңгәр нурларны үткәрәләр, дигән фикерләрен җиткергән була. Ләкин төгәл исәпләүләр ясаганнан соң, галимнәр мондый аңлатма вариантын кире кага, чөнки атмосферада күкне зәңгәр итәрлек кадәр озон һәм су юк.

70 ел узганнан соң, галим Д.Таиндалл, яктылыкка тузан һәм һавадагы башка кисәкчәләр йогынты ясый, дип фаразлый. Галим фикеренчә, әгәр һава тулысынча чиста булса, күк йөзе дә безгә ак кебек тоелыр иде.

Тиздән Д.Рэлей күкнең ни өчен зәңгәр булуына карата үз фикерен үзгәртә. Күкнең зәңгәр төскә керүе төтен, тузан кисәкчәләре белән бәйле түгел, һава аны үзе зәңгәр төскә буйый, ди ул.

Нурларның бер өлеше җиргә үз төсен үзгәртмичә килеп җитә. Әмма аларның күпчелеген газ молекулалары йота. Бу очракта молекулалар энергия белән тулылана һәм кабаттан фотон сыйфатында энергияне кире бүлеп чыгара. Бу рәвешле барлыкка килгән фотоннар төрле төстә була ала.

Галим шуннан нәтиҗә ясаган: газ молекулалары төсне үзгәртү сәбәпле, без күкне зәңгәр төстә күрәбез.

Кояш нуры

Кояш нурлары – төрле озынлыктагы квант дулкыннары. Төрле атмосфера аша үтеп, ак төстәге дулкыннар төрле газ молекулалары тарафыннан йотыла һәм төрле төскә керә. Һәм барыбызга да билгеле салават күпере килеп чыга.

Шундый ук салават күперен призма яки зурайткыч пыяла ярдәмендә дә ясап була. Кояш нурларының төрле төсле өлешләргә таркалуы дисперсия дип атала. Төрле озынлыктагы дулкыннарны безнең күзләр төрле төсләр итеп кабул итә: кызыл, алсу, сары, яшел, зәңгәрсу, зәңгәр һәм шәмәхә.

• Кояшның спектры тигез түгел: кайбер төсләр күбрәк, икенчеләре азрак. Мәсәлән, анда шәмәхә нурлар бик аз.

Атмосфера

Релей исбатлаганча, Җир атмосферасына эләккәч, кояш нурлары тирә-юньгә тарала. Физик законнар буенча, кыска дулкыннар озын дулкыннарга караганда яхшырак тарала. Спектрның кызыл өлеше Җир атмосферасын таралмыйча гына кисеп үтә, ә зәңгәр өлеше сибелә, һәм күк йөзе зәңгәр булып күренә.

Физика күзлегеннән караганда, башка планеталарда күкнең ни өчен зәңгәр булмавы аңлашыла. Мәсәлән, Сатурн иярчене булган Титанда күк йөзе сары – кызгылт-сары, Марста – кызгылт төстә. Бу – атмосфераның калынлыгына һәм тыгызлыгына, шулай ук яктылык нурларының юл ераклыгына бәйле.

Әгәр дә Җир атмосферасы киңрәк булса, без күкне яшел төстә күрер идек. Зәңгәрсу һәм зәңгәр төсләрнең кыска дулкыннары безнең күзләргә кадәр килеп җитмәс иде.

• Ләкин тагын сорау туа: ни өчен Җир өстендәге күк йөзе шәмәхә түгел, ә зәңгәр төстә?

Күз төзелеше

Кешенең күз төзелеше спектрны визуаль рәвештә кызылдан алып шәмәхә төсләргә кадәр нурланыш диапазонында кабул итәргә сәләтле. Шул ук вакытта кояш спектрында азрак булган шәмәхә төсне күз кабул итә алмый диярлек. Шуңа күрә ул безнең өчен зәңгәр белән кушыла һәм күктә күренми диярлек.

Менә шуңа күрә күк зәңгәр булып күренә. Әгәр дә кеше күзенең төсләрне кабул итү диапазоны начаррак булса, без зәңгәр төсне кабул итмәс идек, һәм күк йөзе безгә яшел булып күренер иде.

Төс картасы

Ни өчен күк йөзе көндез – зәңгәр, ә кояш баеганда кызыл булып күренә, дигән сорау да туа. Сәбәбе шунда: кояш баеганда, кояш дисклары горизонтка якынлаша, һәм без бу вакытта аңа атмосфера катламы аша карамыйбыз.

Нурларның безнең күзләргә кадәр килеп җитү юлы сизелерлек арта, һәм зәңгәр дулкыннар күренми башлый, чөнки алар безнең күзләргә килеп җиткәнче тарала.

Кояш баюның соңгы мизгелләрендә, кояшның өске кырыенда яшел нур барлыкка килә. Бу искиткеч күренеш берничә секунд дәвам итә. Аны горизонт сызыгы ачылган һәр җирдә диярлек күзәтеп була. Диңгездә, һава дымлы булу сәбәпле, ул лупа кебек эшли һәм кояш дискын зурайта, бу тагын да яхшырак күренә.

Күк болытлар белән каплангач, алар яктылыкны йоталар һәм шуның аркасында соры булып күренәләр. Асылда, соры төс – хәтта төс тә түгел, ә аның булмавы.

Космик очраклылык

Чынлыкта, күкнең зәңгәр төстә булуын без үзебез билгелибез. Күк йөзе – ул бары тик оптик иллюзия генә. Галәм киңлеге, атмосфера, фотон дулкыннары һәм кеше физиологиясе үзлекләренең очраклы туры килүе. Нәкъ менә без күкне зәңгәр төстә күрәбез.

• Ләкин чынлыкта ул спектрның күренгән яки күренмәгән өлешләреннән теләсә нинди төстә була ала.

Күкне кем буйый?

Кечкенә балага бу сорауга ничек итеп җавап бирергә? Нинди җавап вариантлары була ала?

2-3 яшьлек балага аңлату

Бу яшьтәге бала физикадагы спектрлар, дулкын озынлыкларын аңлый алмаячак. Балага Җир шарындагы төрле сулыклар – елгалар, диңгезләр, күлләр турында сөйләгез. Аларның рәсемнәрен күрсәтегез.

Урамда җылы һәм кояшлы булганда, су күкләрдә көзгедәге кебек чагылыш таба. Елгада һәм күлдә су зәңгәр, шуңа күрә күк тә зәңгәр. Зәңгәр төстәге теләсә нинди әйберне алып, аның көзгедәге чагылышын күрсәтергә мөмкин.

3-4 яшьлек балага аңлату

Бу яшьтәге бала чынбарлыкны яхшырак аңлаячак. Аңа ак төснең гади генә төс түгеллеген аңлатырга була. Ягъни ак төс берьюлы 7 башка төсмерне үз эченә ала: алсу, яшел, зәңгәрсу, шәмәхә, зәңгәр, сары һәм кызыл.

Салават күпере рәсемен күрсәтегез. Барлык нурлар да, рәшәткә аша кебек, тыгыз һава катламы аша җиргә килеп җитә. Кояш нурлары, сибелеп, аерым өлешләргә бүленә.

Зәңгәр төс – иң чыдамы, шуңа күрә ул сакланып кала. Ул күкне зәңгәр төскә буйый.

4-5 яшьлек балага аңлату

Һава безгә үтәкүренмәле кебек тоела. Ләкин ул якыннан гына шулай. Аның чын төсе – зәңгәр.

Балага күк йөзенә карарга тәкъдим итегез. Аңа һаваның бик тыгыз булуын аңлатыгыз, шуңа күрә ул ерактан зәңгәр кебек тоела, диегез. Бу эффектны күрсәтү өчен, полиэтилен пакет кисәген алыгыз. Пакетны берничә тапкыр бөкләгез һәм балага бирегез. Ул аның аша кояшка карасын. Нәтиҗәдә бала нурларның үтә күренмәле булмавын һәм төсне үзгәртүен күрәчәк.

5-6 яшьлек балага аңлату

Һава – ул төрле кисәкчекләр (пар, тузан, газ) катнашмасы. Алар бик кечкенә, шуңа күрә аларны күрү җиңел түгел. Моны микроскоп ярдәмендә генә эшләп була. Кояш нурлары 7 төсмердән тора. Һава агымы аша үтеп, алар кечкенә кисәкчекләргә бүленә. Ләкин зәңгәр төс – иң чыдамы, шуңа күрә күк йөзе безгә нәкъ шулай тоела.

Менә тагын бер җавап варианты. Кояш нурлары безгә кыска һәм сары тоела. Безне әйләндереп алган һава без күрмәгән бик күп кисәкчәләрдән тора. Кояш нурларының барысы да Җир өслегенә килеп җитми. Зәңгәр төстәге нурлар – иң кыскалары, шуңа күрә алар юлда эреп, күк зәңгәр төскә керә.

«Зачем и почему»  сайтыннан тәрҗемә ителде.