Miért szürke a borult égbolt, és miért kék a tiszta égbolt? Akkor miért kék az ég?

Adja hozzá az árat az adatbázishoz

Megjegyzés

Miért kék az ég? Egy ilyen egyszerű kérdésre nehéz választ találni. Sok tudós értetlenül áll a válasz előtt. A probléma legjobb megoldását körülbelül 100 évvel ezelőtt egy angol fizikus javasolta Lord John Rayleigh.

A nap vakítóan tiszta fehér fényt bocsát ki. Tehát az égbolt színe ugyanolyan legyen, de még mindig kék. Mi történik a fehér fénnyel a Föld légkörében?

A fehér fény színes sugarak keveréke. Prizmával szivárványt készíthetünk.

A prizma a fehér sugarat színes csíkokra bontja:

■Piros

■narancssárga

■ Sárga

■ Zöld

■ Kék

■ Kék

■ Lila

Ezek a sugarak egyesülve ismét fehér fényt alkotnak. Feltételezhető, hogy a napfény először színes komponensekre oszlik. Aztán történik valami, és csak kék sugarak érik el a Föld felszínét.

Akkor miért kék az ég?

Több magyarázat is lehetséges. A Földet körülvevő levegő gázok keveréke: nitrogén, oxigén, argon és mások. A légkör vízgőzt és jégkristályokat is tartalmaz. A levegőben por és egyéb apró részecskék szuszpendálnak. Az ózonréteg a felső légkörben található. Ez lehet az oka? Egyes tudósok úgy vélték, hogy az ózon és a vízmolekulák elnyelik a vörös sugarakat és továbbítják a kék sugarakat. De kiderült, hogy egyszerűen nincs elég ózon és víz a légkörben ahhoz, hogy kékre színezze az eget.

1869-ben egy angol John Tyndall azt javasolta, hogy a por és más részecskék szórják a fényt. A kék fény a legkevésbé szórt, és áthalad az ilyen részecskék rétegein, hogy elérje a Föld felszínét. Laboratóriumában elkészítette a szmog modelljét, és fényes fehér sugárral megvilágította. A szmog mélykék lett. Tyndall úgy döntött, hogy ha a levegő teljesen tiszta, akkor semmi sem szórja szét a fényt, és megcsodálhatjuk a ragyogó fehér eget. Lord Rayleigh is támogatta ezt az ötletet, de nem sokáig. 1899-ben publikálta magyarázatát:

A levegő színezi kékre az eget, nem por vagy füst.

Alapvető elmélet az ég kék színéről

A napsugarak egy része úgy halad át a gázmolekulák között, hogy nem ütközik velük, és változatlan formában éri el a Föld felszínét. Egy másik a legtöbb, a gázmolekulák elnyelik. Amikor a fotonok elnyelődnek, a molekulák gerjesztődnek, azaz energiával töltődnek fel, majd ismét fotonok formájában bocsátják ki. Ezek a másodlagos fotonok különböző hullámhosszúak, és bármilyen színűek lehetnek a vöröstől a liláig. Minden irányba szétszóródnak: a Föld felé, a Nap felé és oldalra. Lord Rayleigh azt javasolta, hogy a kibocsátott sugár színe attól függ, hogy az egyik vagy másik színű kvantum dominál a sugárban. Amikor egy gázmolekula ütközik a napfotonokkal, nyolc kék kvantum jut egy másodlagos vörös kvantumhoz.

Mi az eredmény? Az intenzív kék fény szó szerint minden irányból ömlik ránk a légköri gázmolekulák milliárdjaiból. Ebben a fényben más színű fotonok keverednek, így nincs tiszta kék árnyalata.

Miért piros akkor a naplemente?

Az ég azonban nem mindig kék. Természetesen felmerül a kérdés: ha egész nap kék eget látunk, miért piros a naplemente? A vörös színt a legkevésbé diffundálják a gázmolekulák. Napnyugtakor a Nap közeledik a horizonthoz, és a napsugár nem függőlegesen, mint nappal, hanem szögben irányul a Föld felszínére.

Ezért a légkörön áthaladó út sokkal hosszabb, mint nappal, amikor a Nap magasan jár. Emiatt a kék-kék spektrum a légkör vastag rétegében nyelődik el, nem éri el a Földet. A vörös-sárga spektrumú, hosszabb fényhullámok pedig elérik a Föld felszínét, a naplementére jellemző vörös és sárga színbe színezve az eget és a felhőket.

tudományos magyarázat

Fentebb viszonylag egyszerű nyelven megadtuk a választ. Az alábbiakban az indoklást idézzük tudományos kifejezésekkel és képletekkel.

Részlet a Wikiből:

Az ég kéknek látszik, mert a levegő jobban szórja a rövid hullámhosszú fényt, mint a hosszú hullámhosszú fényt. A Rayleigh-szórás intenzitása a léggázmolekulák számának a fény hullámhosszával arányos térfogatú ingadozása miatt arányos 1 / λ 4-el, λ a hullámhossz, azaz a látható spektrum ibolya része körülbelül 16 szórt. szor intenzívebben, mint a vörös. Mivel a kék fény hullámhossza rövidebb a látható spektrum végén, jobban szóródik a légkörben, mint a vörös. Emiatt az égboltnak a Nap irányán kívül eső része kék színű (de nem ibolya, mivel a napspektrum egyenetlen, és az ibolya szín intenzitása is kisebb benne, valamint az égbolt kisebb érzékenysége miatt). a szem ibolyára és még inkább kékre, ami nemcsak a retinában lévő kék kúpokra érzékenyeket irritálja, hanem a vörös és zöld fényre érzékenyeket is).

Napnyugtakor és hajnalban a fény érintőlegesen halad a földfelszín felé, így a fény által megtett út a légkörben sokkal hosszabb lesz, mint nappal. Emiatt a kék, sőt a zöld fény nagy része a közvetlen napfénytől szóródik, így a nap közvetlen fénye, valamint az általa megvilágított felhők és a horizont közelében lévő égbolt pirosra vált.

Valószínűleg a légkör eltérő összetétele esetén, például más bolygókon, az ég színe, beleértve a naplementét is, eltérő lehet. Például a Marson az égbolt színe vöröses-rózsaszín.

A szórás és az abszorpció a fő oka annak, hogy a légkör fényintenzitása csökken. A szórás a szóródó részecske átmérőjének és a fény hullámhosszának arányának függvényében változik. Ha ez az arány kisebb, mint 1/10, Rayleigh-szórás lép fel, amelyben a szórási együttható 1/λ 4 -el arányos. A szóródó részecskék méretének a hullámhosszhoz viszonyított arányának nagyobb értékeinél a szórási törvény a Gustave Mie-egyenlet szerint változik; ha ez az arány 10-nél nagyobb, a geometriai optika törvényei kellő pontossággal alkalmazhatók a gyakorlatban.

HIPOTÉZIS: Munkaterv: Tanulmányozni, mi a fény; Vizsgálja meg az átlátszó közeg színének változását a fénysugarak beesési szögéből; Adjon tudományos magyarázatot a megfigyelt jelenségre Az égbolt színének változása a Föld légkörébe jutó fénysugarak szögével függ össze.

Elméleti rész Mindenki látta, hogyan csillog a szivárvány minden színe, a kristály szélei, a kis harmatcseppek. Mi folyik itt? Végül is a fehér napfény sugarai átlátszó színtelen testekre esnek. Ezeket a jelenségeket az emberek régóta ismerik. Sokáig azt hitték, hogy a fehér fény a legegyszerűbb, és a létrehozott színek azok speciális tulajdonságok néhány tel.

1865 James Maxwell. Megalkotta az elektromágneses hullámok elméletét. A fény az EMW éve. Heinrich Hertz felfedezte az EMW létrehozásának és terjesztésének módját.

A fény az elektromágneses hullámok, amely különböző hosszúságú hullámok halmazát jelenti. Látásunkkal az EMW hosszúságainak egy kis intervallumát fényként érzékeljük. Ezek a hullámok együtt fehér fényt adnak nekünk. És ha ebből az intervallumból kiválasztjuk a hullámok egy részét, akkor valamilyen színű fényként érzékeljük őket. Összesen hét alapszín létezik.

A kísérlet menete: A tartályt (akváriumot) feltöltjük vízzel; Adjunk hozzá egy kis tejet a vízhez (ezek porszemcsék) A zseblámpa fényét felülről a vízre irányítjuk; Ez az ég színe délben. Módosítsa a fény beesési szögét a vízre 0-ról 90-re. Figyelje meg a színváltozást.

Következtetés: Az égbolt színének változása attól függ, hogy a fénysugarak milyen szögben hatolnak be a Föld légkörébe. Az égbolt színe napközben kékről pirosra változik. És amikor a fény nem lép be a légkörbe, akkor éjszaka leszáll ezen a helyen a Földön. Éjszaka, amikor az időjárás kedvező, távoli csillagok fénye ér hozzánk, és a Hold visszaverődő fénnyel világít.

Mindannyian megszoktuk, hogy az égbolt színe változó jellemző. Köd, felhők, napszak – minden befolyásolja a fej feletti kupola színét. Napi változása a legtöbb felnőttet nem foglalkoztatja, ami a gyerekekről nem mondható el. Folyamatosan azon töprengenek, hogy fizikailag miért kék az ég, vagy mitől válik vörösre a naplemente. Próbáljuk megérteni ezeket a nem legegyszerűbb kérdéseket.

változékony

Érdemes azzal a kérdéssel kezdeni, hogy mi is valójában az ég. Az ókori világban valóban a Földet borító kupolaként tekintették rá. Manapság azonban aligha tudja valaki, hogy akármilyen magasra is emelkedik egy kíváncsi felfedező, ezt a kupolát nem érheti el. Az égbolt nem dolog, inkább panoráma, amely a bolygó felszínéről nézve megnyílik, egyfajta fényből szőtt látszat. Sőt, ha különböző pontokról figyeli, másképp nézhet ki. Tehát abból, ami a felhők fölé emelkedett, egészen más kilátás nyílik, mint ilyenkor a földről.

A tiszta égbolt kék, de amint befutnak a felhők, szürkévé, ólomszínűvé vagy törtfehérré válik. Az éjszakai égbolt fekete, néha vöröses területek láthatók rajta. Ez a város mesterséges megvilágításának tükre. Minden ilyen változás oka a fény és a levegővel és a benne lévő különböző anyagok részecskéivel való kölcsönhatása.

A szín természete

Annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy miért kék az ég a fizika szempontjából, emlékeznie kell arra, hogy mi a szín. Ez egy bizonyos hosszúságú hullám. A Napról a Földre érkező fény fehérnek látszik. Még Newton kísérleteiből is ismert, hogy mi a hét sugárból álló nyaláb: vörös, narancssárga, sárga, zöld, kék, indigó és ibolya. A színek hullámhosszban különböznek. A vörös-narancssárga spektrum olyan hullámokat tartalmaz, amelyek ebben a paraméterben a leglenyűgözőbbek. a spektrum egyes részeit rövid hullámhossz jellemzi. A fény spektrummá bomlása akkor következik be, amikor különböző anyagok molekuláival ütközik, miközben a hullámok egy része elnyelődik, egy része pedig szétszóródhat.

Az ok kivizsgálása

Sok tudós próbálta megmagyarázni, miért kék az ég fizika szempontjából. Minden kutató arra törekedett, hogy felfedezzen egy olyan jelenséget vagy folyamatot, amely úgy szórja szét a fényt a bolygó légkörében, hogy ennek hatására csak a kék jut el hozzánk. Az ilyen részecskék szerepére az első jelöltek a vizek voltak. Azt hitték, hogy elnyelik a vörös fényt és átengedik a kék fényt, és ennek eredményeként látjuk a kék eget. A későbbi számítások azonban azt mutatták, hogy a légkörben lévő ózon, jégkristályok és vízgőzmolekulák mennyisége nem elegendő ahhoz, hogy az égbolt kék színt kapjon.

A szennyezés oka

A kutatás következő szakaszában John Tyndall azt javasolta, hogy a kívánt részecskék szerepét a por játssza. A kék fénynek van a legnagyobb ellenállása a szórással szemben, ezért képes átjutni a por és egyéb lebegő részecskék összes rétegén. Tyndall végzett egy kísérletet, amely megerősítette feltételezését. A laboratóriumban elkészítette a szmog modelljét, és világos fehér fénnyel világította meg. A szmog kék árnyalatot öltött. A tudós tanulmányából egyértelmű következtetést vont le: az égbolt színét a porszemcsék határozzák meg, vagyis ha tiszta volt a Föld levegője, akkor nem kék, hanem fehér égbolt ragyogott az emberek feje fölött.

Úri dolgozószoba

Az utolsó pontot arra a kérdésre, hogy miért kék az ég (fizika szempontjából), az angol tudós, Lord D. Rayleigh tette fel. Bebizonyította, hogy nem por vagy szmog festi a fejünk feletti teret számunkra ismerős árnyalattal. Maga a levegőben van. A gázmolekulák elnyelik a vörösnek megfelelő legnagyobb, és elsősorban a leghosszabb hullámhosszakat. A kék eloszlik. Pontosan ez magyarázza ma, hogy tiszta időben milyen színű eget látunk.

A figyelmesek észreveszik, hogy a tudósok logikája szerint a kupola felső részének lilának kell lennie, mivel ez a szín a legrövidebb hullámhosszú a látható tartományban. Ez azonban nem hiba: az ibolya aránya a spektrumban jóval kisebb, mint a kék, és az emberi szem érzékenyebb az utóbbira. Valójában a kék, amit látunk, a kék és a lila és néhány más szín keverésének eredménye.

naplementék és felhők

Ezt mindenki tudja más idő napok láthatók különböző színűég. A tenger vagy a tó feletti legszebb naplementékről készült fotók remekül illusztrálják ezt. A vörös és a sárga mindenféle árnyalata kékkel és sötétkékkel kombinálva felejthetetlenné teszi ezt a látványt. És ez ugyanazzal a fényszóródással magyarázható. A tény az, hogy napnyugtakor és hajnalban a napsugarak sokkal hosszabb utat kell megtenniük a légkörön, mint a nap magasságában. Ebben az esetben a spektrum kék-zöld részének fénye különböző irányokba szóródik, és a horizontvonal közelében elhelyezkedő felhők vörös árnyalatúvá válnak.

Amikor felhők borítják az eget, a kép teljesen megváltozik. képtelenek leküzdeni a sűrű réteget, és legtöbbjük egyszerűen nem éri el a talajt. A felhőkön áthaladó sugarak esővízcseppekkel és felhőkkel találkoznak, amelyek ismét torzítják a fényt. Mindezen átalakulások eredményeként fehér fény éri el a földet, ha a felhők kicsik, és szürke, amikor lenyűgöző felhők borítják az eget, másodszor elnyelve a sugarak egy részét.

Más égboltok

Érdekes módon más bolygókon Naprendszer a felszínről nézve az eget láthatjuk, amely nagyon különbözik a földtől. A légkörtől megfosztott űrobjektumokon, napsugarak szabadon elérheti a felszínt. Ennek eredményeként az égbolt itt fekete, mindenféle árnyalat nélkül. Ilyen kép a Holdon, a Merkúron és a Plútón látható.

A marsi égbolt vörös-narancssárga árnyalatú. Ennek oka a porban rejlik, amely telített a bolygó légkörével. Be van festve különböző árnyalatok piros és narancssárga. Amikor a Nap a horizont fölé emelkedik, a marsi égbolt rózsaszínes-vörös színűvé válik, míg a csillag korongját közvetlenül körülvevő része kéknek vagy akár lilának tűnik.

A Szaturnusz feletti égbolt ugyanolyan színű, mint a Földön. Az akvamarin égbolt az Uránusz felett húzódik. Az ok a felső bolygókon található metánködben rejlik.

A Vénuszt sűrű felhőréteg rejti el a kutatók szeme elől. Nem engedi, hogy a kék-zöld spektrum sugarai elérjék a bolygó felszínét, ezért az égbolt itt sárga-narancssárga, szürke csíkkal a horizont mentén.

A fej feletti nappali tér tanulmányozása nem kevesebb csodát tár fel, mint a csillagos égbolt tanulmányozása. A felhőkben és azok mögött lezajló folyamatok megértése segít megérteni az átlagember számára meglehetősen ismerős dolgok okát, amelyeket azonban nem mindenki tud azonnal megmagyarázni.

Öröm látni és megérteni
a természet legszebb ajándéka.
Albert Einstein

Az égkék rejtélye

Miért kék az ég?...

Nincs olyan ember, aki életében legalább egyszer ne gondolt volna erre. A középkori gondolkodók megpróbálták megmagyarázni az ég színének eredetét. Egyesek azt sugallták, hogy a kék a levegő vagy egyes gázok valódi színe. Mások úgy gondolták, hogy az égbolt valódi színe fekete, amilyennek látszik éjszaka. A nap folyamán az ég fekete színe hozzáadódik a fehérhez - a napsugarakhoz, és kiderül ... kék.

Most talán nem fog találkozni olyan személlyel, aki kék festéket akarva keverni a feketét és a fehéret. És volt idő, amikor a színek keverésének törvényei még tisztázatlanok voltak. Mindössze háromszáz éve telepítette őket Newton.

Newtont is érdekelte az azúrkék égbolt rejtélye. Azzal kezdte, hogy minden korábbi elméletet elutasított.

Először is azzal érvelt, hogy a fehér és a fekete keverékéből soha nem lesz kék. Másodszor, a kék egyáltalán nem a levegő valódi színe. Ha ez így lenne, akkor a Nap és a Hold napnyugtakor nem vörösnek tűnne, mint amilyen valójában, hanem kéknek. A távoli havas hegyek csúcsai így néztek volna ki.

Képzeld el, hogy a levegő színes. Még ha nagyon gyenge is. Ekkor egy vastag réteg színes üvegként fog működni. És ha színes üvegen keresztül néz, akkor minden tárgy ugyanolyan színű lesz, mint ez az üveg. Miért tűnnek számunkra rózsaszínnek a távoli havas csúcsok, és egyáltalán nem kékek?

Az elődeivel folytatott vitában az igazság Newton oldalán állt. Bebizonyította, hogy a levegő nem színes.

De mégsem fejtette meg az azúrkék ég rejtvényét. Megzavarta a szivárvány, a természet egyik legszebb, legköltőibb jelensége. Miért jelenik meg hirtelen, és miért tűnik el ugyanolyan hirtelen? Newton nem tudott megelégedni az uralkodó babonával: a szivárvány felülről jövő jel, jó időt jelez. Minden jelenség anyagi okát kereste. Megtalálta a szivárvány okát is.

A szivárvány az esőcseppekben lévő fénytörés eredménye. Ezt felismerve Newton ki tudta számítani a szivárványív alakját és megmagyarázta a szivárvány színeinek sorrendjét. Elmélete nem csak a kettős szivárvány előfordulását tudta megmagyarázni, de ezt csak három évszázaddal később sikerült megtenni egy nagyon összetett elmélet segítségével.

A szivárványelmélet sikere megbabonázta Newtont. Tévesen arra a következtetésre jutott, hogy az égbolt és a szivárvány kék színe ugyanazon ok miatt van. A szivárvány akkor lobban fel igazán, amikor a napsugarak áttörnek egy esőcsepprajon. De az ég kéksége nem csak esőben látszik! Ellenkezőleg, tiszta időben, amikor még csak cseppnyi eső sem esik, különösen kék az ég. Hogy nem vette ezt észre a nagy tudós? Newton úgy gondolta, hogy a legkisebb vízbuborékok, amelyek elmélete szerint a szivárványnak csak a kék részét alkotják, bármilyen időjárási körülmények között lebegnek a levegőben. De ez egy téveszme volt.

Első döntés

Majdnem 200 év telt el, és egy másik angol tudós, Rayleigh foglalkozott ezzel a kérdéssel, nem félve attól, hogy még a nagy Newtont is meghaladta a feladat.

Rayleigh optikát tanult. És azok az emberek, akik életüket a fény tanulmányozásának szentelték, sok időt töltenek a sötétben. Az idegen fény megzavarja a legfinomabb kísérleteket, így az optikai laboratórium ablakait szinte mindig fekete, áthatolhatatlan függöny borítja.

Rayleigh órákig egyedül maradt komor laboratóriumában, miközben fénysugarak szöktek ki a műszerekből. A sugarak útjában élő porszemcsékként kavarogtak. Erősen megvilágítottak, ezért kitűntek a sötét háttér előtt. A tudós, talán sokáig gondolatban, követte sima mozdulataikat, mint ahogy az ember a kandalló szikráját figyeli.

Vajon nem ezek a fénysugarakban táncoló porszemcsék sugalmaztak Rayleigh-nek egy új ötletet az égbolt színének eredetéről?

Már az ókorban is ismertté vált, hogy a fény egyenes vonalban terjed. Ezt a fontos felfedezést egy primitív ember tehette, figyelve, ahogy egy kunyhó résein áttörve a napsugarak a falakra és a padlóra hullanak.

De aligha zavarta a gondolat, hogy miért lát fénysugarakat, oldalról nézve. És itt van min gondolkodni. Végül is a napfény egy sugár a repedéstől a padlóig. A megfigyelő szeme félre van helyezve, és ennek ellenére látja ezt a fényt.

Az ég felé irányított keresőlámpából is látjuk a fényt. Ez azt jelenti, hogy a fény egy része valahogy letér a közvetlen útról, és a szemünkhöz kerül.

Mi készteti arra, hogy letérjen az útról? Kiderült, hogy ugyanazok a porrészecskék töltik be a levegőt. A szemünkbe porszemet szórt sugarak jutnak, amelyek akadályokkal találkozva letérnek az útról és a szóródó folttól a szemünkig egyenes vonalban terjednek.

– Ezek a porszemcsék kékre színezik az eget? Rayleigh elgondolkodott egy napon. Kiszámolta, és a sejtés bizonyossággá változott. Magyarázatot talált az ég kék színére, a vörös hajnalokra és a kék ködre! Nos, természetesen a legkisebb porszemcsék, amelyek mérete kisebb, mint a fény hullámhossza, szórják a napfényt, és minél erősebb, minél rövidebb a hullámhossz - jelentette be Rayleigh 1871-ben. És mivel a látható napspektrumban az ibolya és a kék sugarak hullámhossza a legrövidebb, ezek szóródnak a legerősebben, kék színt adva az égboltnak.

A Nap és a havas csúcsok engedelmeskedtek Rayleigh számításának. Még a tudós elméletét is megerősítették. Napkeltekor és napnyugtakor, amikor a napfény a levegő legnagyobb vastagságán halad át, az ibolya és a kék sugarak – mondja Rayleigh elmélete – a legerősebben szóródnak. Ugyanakkor letérnek a közvetlen útról, és nem esnek a szemlélő szemébe. A megfigyelő elsősorban vörös sugarakat lát, amelyek sokkal gyengébbek szóródnak. Ezért napkeltekor és napnyugtakor a nap vörösnek tűnik számunkra. Ugyanezen okból a távoli havas hegyek csúcsai is rózsaszínnek tűnnek.

Ránéz tiszta ég, kék-kék sugarakat látunk, amelyek a szóródás miatt letérnek az egyenes útról és a szemünkbe esnek. És a köd, amelyet néha a horizont közelében látunk, szintén kéknek tűnik számunkra.

Bosszantó apróság

Hát nem szép magyarázat? Magát Rayleigh-t is annyira magával ragadta, a tudósokat annyira lenyűgözte az elmélet harmóniája és Rayleigh győzelme Newton felett, hogy egyikük sem vett észre egyetlen egyszerű dolgot. Ennek az apróságnak azonban teljesen meg kellett volna változtatnia az értékelésüket.

Ki tagadná, hogy távol a várostól, ahol sokkal kevesebb a por a levegőben, az ég kék színe különösen tiszta és ragyogó? Ezt magának Rayleighnek is nehéz volt tagadnia. Szóval... a porszemcsék nem szórják a fényt? Akkor mit?

Ismét felülvizsgálta az összes számítását, és megbizonyosodott arról, hogy az egyenletei helyesek, de ez azt jelenti, hogy a porszemcsék valójában nem szórják a részecskéket. Ráadásul a levegőben lévő porrészecskék jóval nagyobbak, mint a fény hullámhossza, és Rayleigh számításai meggyőzték Rayleigh-t arról, hogy nagy felhalmozódásuk nem fokozza az ég kékségét, hanem éppen ellenkezőleg, gyengíti azt. A fény nagy részecskék általi szórása gyengén függ a hullámhossztól, ezért nem okoz színváltozást.

Amikor a fényt nagy részecskék szórják, a szórt és az áteresztett fény is fehér marad, így a nagy részecskék megjelenése a levegőben fehéres színt ad az égboltnak, a nagyszámú nagy csepp felhalmozódása pedig fehér szín felhők és köd. Ezt könnyű ellenőrizni egy normál cigarettán. A fúvóka oldaláról kilépő füst mindig fehéresnek tűnik, az égő végéből felszálló füst pedig kékes színű.

A cigaretta égő végéből felszálló legkisebb füstrészecskék kisebbek, mint a fény hullámhossza, és Rayleigh elméletének megfelelően túlnyomórészt ibolyát és kéket szórnak szét. De amikor a dohány vastagságában szűk csatornákon haladnak át, a füstrészecskék összetapadnak (alvadnak), és nagyobb csomókká egyesülnek. Sok közülük nagyobb lesz, mint a fény hullámhossza, és nagyjából egyformán szórják szét a fény minden hullámhosszát. Emiatt a szájrész oldaláról érkező füst fehéresnek tűnik.

Igen, hiábavaló volt vitatkozni és megvédeni a porszemcséken alapuló elméletet.

Tehát ismét felmerült a tudósok előtt az ég kék színének rejtélye. De Rayleigh nem adta fel. Ha az ég kék színe annál tisztább és fényesebb, annál tisztább a légkör – vélekedett –, akkor az égbolt színe nem lehet másnak köszönhető, mint magának a levegő molekuláinak. A levegőmolekulák – írta új cikkeiben – a legkisebb részecskék, amelyek szétszórják a nap fényét!

Rayleigh ezúttal nagyon óvatos volt. Mielőtt beszámolt volna új ötletéről, úgy döntött, hogy kipróbálja, valahogy tapasztalattal ellenőrzi az elméletet.

A lehetőség 1906-ban adódott. Rayleigh-t Abbott amerikai asztrofizikus segítette, aki a Mount Wilson-i obszervatóriumban tanulmányozta az ég kék fényét. Az égbolt fényességének mérési eredményeit a Rayleigh-szórási elmélet alapján feldolgozva Abbott kiszámította, hogy egy-egy légköbcentiméter hány molekulát tartalmaz. Óriási számnak bizonyult! Elég annyit mondanunk, hogy ha ezeket a molekulákat szétosztjuk a földgolyón élő összes ember között, akkor mindenki több mint 10 milliárdot fog kapni ezekből a molekulákból. Röviden, Abbott azt találta, hogy a levegő minden köbcentimétere normál légköri hőmérsékleten és nyomáson 27 milliárdszor egymilliárd molekulát tartalmaz.

Meghatározható a molekulák száma egy gáz köbcentiméterében különböző utak egészen más és egymástól független jelenségek alapján. Mindegyik szorosan egyező eredményekhez vezet, és egy Loschmidt-számot ad.

Ezt a számot jól ismerik a tudósok, és nemegyszer szolgált mértékként és kontrollként a gázokban előforduló jelenségek magyarázatában.

És most az a szám, amelyet Abbot kapott az ég fényének mérésekor, nagy pontossággal egybeesett Loschmidt számával. De számításaiban a Rayleigh-szórási elméletet használta. Így egyértelműen bebizonyosodott, hogy az elmélet helyes, a fény molekuláris szórása igenis létezik.

Úgy tűnt, hogy Rayleigh elméletét a tapasztalatok megbízhatóan megerősítették; minden tudós kifogástalannak tartotta.

Általánosan elismertté vált, és bekerült az optika összes tankönyvébe. Könnyedén lehetett fellélegezni: végül sikerült magyarázatot találni a jelenségre - annyira ismerős és egyben titokzatos.

Annál meglepőbb, hogy 1907-ben ismét felvetődött egy neves tudományos folyóirat lapjain a kérdés: miért kék az ég?!

Vita

Ki merte megkérdőjelezni az általánosan elfogadott Rayleigh-elméletet?

Furcsa módon Rayleigh egyik leglelkesebb rajongója és csodálója volt. Talán senki sem becsülte és értette Rayleigh-t annyira, nem ismerte annyira a munkáját, nem érdekelte tudományos munkája, mint a fiatal orosz fizikust, Leonyid Mandelstamot.

- Leonyid Isaakovics elméjének természetében - emlékezett később egy másik szovjet tudós, N.D. akadémikus. Papaleksi – sok közös volt Rayleigh-vel. És nem véletlen, hogy tudományos kreativitásuk útjai gyakran párhuzamosan haladtak és többször is keresztezték egymást.

Ezúttal keresztbe tették magukat, az ég színének eredetének kérdésében. Ezt megelőzően Mandelstam elsősorban a rádiótechnikát szerette. Századunk elején ez egy teljesen új tudományterület volt, és kevesen értették meg. Az A.S. felfedezése után Popov (1895-ben) csak néhány év telt el, és végtelen sok munka volt. Mandelstam rövid időn belül sok komoly kutatást végzett a rádiótechnikai eszközökkel kapcsolatos elektromágneses rezgések területén. 1902-ben védte meg disszertációját, majd huszonhárom évesen a Strasbourgi Egyetemen természetfilozófia doktori fokozatot szerzett.

A rádióhullámok gerjesztésének kérdéseivel foglalkozó Mandelstam természetesen Rayleigh munkáit tanulmányozta, aki elismert szaktekintély volt az oszcillációs folyamatok tanulmányozásában. A fiatal orvos pedig önkéntelenül is megismerkedett az égbolt színezésének problémájával.

De miután megismerkedett az égbolt színezésének problémájával, Mandelstam nemcsak a molekuláris fényszórás általánosan elismert Rayleigh-elméletének tévedését, vagy, ahogy ő maga mondta, "elégtelenségét", nemcsak a kék titkát tárta fel. az ég színét, hanem megalapozta a kutatást, amely a 20. század egyik legfontosabb fizikális felfedezéséhez vezetett.

És az egész egy távollétében folytatott vitával kezdődött az egyik legnagyobb fizikussal, a kvantumelmélet atyjával, M. Planckkel. Amikor Mandelstam megismerkedett Rayleigh elméletével, magával ragadta annak visszafogottságával és belső paradoxonjaival, amit a fiatal fizikus meglepetésére az idős, nagy tapasztalattal rendelkező Rayleigh nem vett észre. Rayleigh elméletének elégtelensége különösen világosan kiderült egy másik elmélet elemzéséből, amelyet Planck az alapján épített fel, hogy megmagyarázza a fény gyengülését, amikor az optikailag homogén átlátszó közegen halad át.

Ebben az elméletben azt vették alapul, hogy az anyag molekulái, amelyeken áthalad a fény, a másodlagos hullámok forrásai. Ezeknek a másodlagos hullámoknak a létrehozásához Planck érvelése szerint az áthaladó hullám energiájának egy részét elköltik, ami aztán legyengül. Látjuk, hogy ez az elmélet a molekuláris szórás Rayleigh-elméletén alapul, és annak tekintélyére támaszkodik.

A dolog lényegét úgy érthetjük meg legkönnyebben, ha figyelembe vesszük a víz felszínén lévő hullámokat. Ha egy hullám álló vagy lebegő tárgyakkal (cölöpökkel, rönkökkel, csónakokkal stb.) találkozik, akkor ezekről az objektumokról a kis hullámok minden irányba szétszóródnak. Ez nem más, mint a szóródás. A beeső hullám energiájának egy részét másodlagos hullámok gerjesztésére fordítják, amelyek teljesen analógok az optikában lévő szórt fényhez. Ebben az esetben a kezdeti hullám gyengül - lebomlik.

A lebegő tárgyak sokkal kisebbek lehetnek, mint a vízen áthaladó hullámhossz. Még a kis szemcsék is másodlagos hullámokat okoznak. Természetesen a részecskék méretének csökkenésével az általuk keltett másodlagos hullámok gyengülnek, de továbbra is felveszik a fő hullám energiáját.

Planck így képzelte el a fényhullám gyengülésének folyamatát, amikor az áthalad egy gázon, de elméletében a szemcsék szerepét a gázmolekulák játszották.

Mandelstam érdeklődni kezdett Planck e munkája iránt.

Mandelstam gondolatmenetét a víz felszínén lévő hullámok példájával is meg lehet magyarázni. Csak alaposabban meg kell fontolnia. Tehát még a víz felszínén lebegő apró szemcsék is másodlagos hullámok forrásai. De mi történik, ha ezeket a szemcséket olyan sűrűre öntjük, hogy a teljes vízfelületet beborítsák? Ekkor kiderül, hogy a számos szemcse által keltett egyes másodlagos hullámok úgy összeadódnak, hogy teljesen kioltják a hullámok oldalra és visszafelé futó részeit, és a szórás megszűnik. Csak egy hullám fut előre. Úgy fut előre, hogy egyáltalán nem gyengül. A teljes szemcsetömeg jelenlétének egyetlen eredménye az elsődleges hullám terjedési sebességének némi csökkenése lesz. Különösen fontos, hogy mindez ne attól függjön, hogy a szemcsék álló helyzetben vannak-e, vagy a víz felszínén mozognak. A szemcsék aggregátuma egyszerűen terhelésként működik a víz felszínén, megváltoztatva a felső réteg sűrűségét.

Mandelstam matematikai számítást végzett arra az esetre, amikor a levegőben lévő molekulák száma olyan nagy, hogy még olyan kis területen is, mint a fény hullámhossza, nagyon sok molekula található. Kiderült, hogy ebben az esetben az egyes véletlenszerűen mozgó molekulák által gerjesztett másodlagos fényhullámok ugyanúgy összeadódnak, mint a szemcsés példában szereplő hullámok. Ez azt jelenti, hogy ebben az esetben a fényhullám szóródás és csillapítás nélkül, de valamivel kisebb sebességgel terjed. Ez megcáfolta Rayleigh elméletét, aki úgy vélte, hogy a szóródó részecskék mozgása minden esetben biztosítja a hullámok szóródását, ezért megcáfolta Planck azon alapuló elméletét.

Így a homokot fedezték fel a szórási elmélet alapján. Az egész fenséges épület megrázkódott, és összeomlással fenyegetett.

Véletlen egybeesés

De mi a helyzet a Loschmidt-szám meghatározásával a kék ég fényének mérései alapján? Végül is a kísérlet megerősítette a szóródás Rayleigh-elméletét!

„Ezt az egybeesést véletlennek kell tekinteni” – írta Mandelstam 1907-ben „Az optikailag homogén és zavaros médiáról” című munkájában.

Mandelstam kimutatta, hogy a molekulák véletlenszerű mozgása nem képes homogénné tenni a gázt. Éppen ellenkezőleg, egy valódi gázban mindig ott van a legkisebb ritkulás és tömörítés, amely kaotikus hőmozgás eredményeként jön létre. Ők vezetnek a fény szóródásához, mivel megsértik a levegő optikai egyenletességét. Ugyanebben a művében Mandelstam ezt írta:

"Ha a közeg optikailag inhomogén, akkor általánosságban elmondható, hogy a beeső fény is oldalra szóródik."

De mivel a kaotikus mozgás eredményeként létrejövő inhomogenitások mérete kisebb, mint a fényhullámok hullámhossza, a spektrum ibolya és kék részének megfelelő hullámok szóródnak túlnyomórészt. Ez pedig különösen az ég kék színéhez vezet.

Így végre megoldódott az azúrkék ég rejtvénye. Az elméleti részt Rayleigh dolgozta ki. A szórók fizikai természetét Mandelstam állapította meg.

Mandelstam nagy érdeme abban rejlik, hogy bebizonyította, hogy a gáz tökéletes homogenitásának feltételezése összeegyeztethetetlen azzal a ténnyel, hogy a fény szétszóródik benne. Rájött, hogy az ég kék színe azt bizonyítja, hogy a gázok homogenitása csak látszólagos. Pontosabban, a gázok csak akkor tűnnek homogénnek, ha durva műszerekkel vizsgáljuk, például barométerrel, mérleggel vagy más műszerekkel, amelyekre egyszerre sok milliárd molekula hat. De egy fénysugár összehasonlíthatatlanul kisebb mennyiségű molekulát érzékel, csak tízezerben mérve. Ez pedig elég ahhoz, hogy tagadhatatlanul megállapítható legyen, hogy a gáz sűrűsége folyamatosan kis helyi változásoknak van kitéve. Ezért egy homogén közeg a mi „durva” szempontunkból valójában inhomogén. A "fény szempontjából" felhősnek tűnik, ezért szórja a fényt.

Az anyag tulajdonságainak véletlenszerű lokális változásait, amelyek a molekulák hőmozgásából erednek, ma fluktuációnak nevezzük. Miután tisztázta a molekuláris fényszórás ingadozási eredetét, Mandelstam megnyitotta az utat az anyag tanulmányozásának új módszeréhez - a fluktuációhoz vagy statisztikai módszerhez, amelyet később Smoluchovsky, Lorentz, Einstein és ő maga fejlesztett ki a fizika új fő tanszékévé, a statisztikai fizika felé.

Az égnek csillognia kell!

Így kiderült az ég kék színének titka. A fényszórás tanulmányozása azonban nem állt meg itt. Mandelstam felhívta a figyelmet a levegő sűrűségének szinte észrevehetetlen változásaira, és a fény fluktuációs szórásával magyarázva az égbolt elszíneződését, kiélezett tudós ösztönével ennek a folyamatnak egy új, még finomabb jellemzőjét fedezte fel.

Végül is a levegő inhomogenitását a sűrűség véletlenszerű ingadozása okozza. Ezeknek a véletlenszerű inhomogenitásoknak a nagysága, a vérrögök sűrűsége idővel változik. Ezért – érvelt a tudós – az intenzitásnak is változnia kell az idő múlásával – a szórt fény erejének! Hiszen minél sűrűbbek a molekulacsoportok, annál intenzívebb a rájuk szórt fény. És mivel ezek a vérrögök véletlenszerűen jelennek meg és tűnnek el, az égboltnak egyszerűen villognia kell! Ragyogásának erőssége és színe folyamatosan változzon (de nagyon gyengén)! De észrevett már valaki ilyen villogást? Természetesen nem.

Ez a hatás olyan finom, hogy egyszerű szemmel nem fogod észrevenni.

Egyik tudós sem figyelt meg ilyen változást az égbolt fényében. Mandelstamnak magának sem volt lehetősége elmélete következtetéseit ellenőrizni. A legösszetettebb kísérletek megszervezését előbb a cári Oroszország szűkös viszonyai, majd a forradalom első éveinek nehézségei, a külföldi beavatkozás és a polgárháború nehezítették.

1925-ben Mandelstam a Moszkvai Egyetem tanszékének vezetője lett. Itt ismerkedett meg Grigory Samuilovich Landsberg kiváló tudóssal és gyakorlott kísérletezővel. Így hát mély barátság és közös tudományos érdekek fűzték egymáshoz, és együtt folytatták a támadást a szórt fény gyenge sugaraiban rejtőző titkok ellen.

Az egyetem optikai laboratóriumai akkoriban még nagyon műszerszegények voltak. Az egyetemnek nem volt egyetlen olyan műszere sem, amely képes volt érzékelni az ég villogását, vagy a beeső és szórt fény frekvenciájának azon kis különbségeit, amelyek az elmélet szerint ennek a villogásnak a következményei.

Ez azonban nem akadályozta meg a kutatókat. Elhagyták az égbolt utánzásának gondolatát a laboratóriumban. Ez csak bonyolítaná az amúgy is finom élményt. Úgy döntöttek, hogy nem a fehér - összetett fény szóródását vizsgálják, hanem egy, szigorúan meghatározott frekvenciájú sugarak szóródását. Ha pontosan ismerik a beeső fény frekvenciáját, sokkal könnyebb lesz megkeresni azokat a közeli frekvenciákat, amelyeknek a szórás során fel kell merülniük. Ezenkívül az elmélet azt sugallta, hogy a megfigyeléseket szilárd anyagokban könnyebb elvégezni, mivel a bennük lévő molekulák sokkal közelebb helyezkednek el, mint a gázokban, és minél sűrűbb az anyag, annál nagyobb a szórás.

Megkezdődött a legmegfelelőbb anyagok alapos keresése. Végül a kvarckristályokra esett a választás. Egyszerűen azért, mert a nagy átlátszó kvarckristályok minden másnál olcsóbbak.

Az előkészítő kísérletek két évig tartottak, kiválasztották a legtisztább kristálymintákat, továbbfejlesztették a technikát, olyan jeleket állapítottak meg, amelyek alapján vitathatatlanul meg lehetett különböztetni a kvarcmolekulák által okozott szórást a véletlenszerű zárványok, kristályok inhomogenitása és szennyeződései által okozott szórástól.

Okosság és munka

Erőteljes spektrális elemző berendezés híján a tudósok olyan ötletes megoldást választottak, amely lehetővé tette volna a rendelkezésre álló műszerek használatát.

Ennek a munkának a fő nehézsége az volt, hogy a molekuláris szórás okozta gyenge fényt a kísérletekhez nyerhető kristályminták kis szennyeződései és egyéb hibái által szórt, sokkal erősebb fény adta. A kutatók úgy döntöttek, hogy kihasználják azt a tényt, hogy a szórt fény, amelyet a kristályhibák és az elrendezés különböző részeiről származó visszaverődések alkotnak, pontosan megegyezik a beeső fény frekvenciájával. Csak a Mandelstam elmélete szerint megváltoztatott frekvenciájú fény érdekelte őket, így a feladat az volt, hogy a molekuláris szórás okozta megváltozott frekvenciájú fényt elkülönítsék ennek a sokkal erősebb fénynek a hátterében.

Annak érdekében, hogy a szórt fénynek regisztrálható értéke legyen, a tudósok úgy döntöttek, hogy a rendelkezésükre álló legerősebb világítóberendezéssel világítják meg a kvarcot: egy higanylámpával.

Tehát a kristályban szórt fénynek két részből kell állnia: a molekuláris szórás miatt megváltozott frekvenciájú gyenge fényből (ennek a résznek a vizsgálata volt a tudósok célja), és egy sokkal erősebb, változatlan frekvenciájú, idegen eredetű fényből. okai (ez a rész káros volt, megnehezítette a kutatást.

A módszer ötlete az egyszerűsége miatt volt vonzó: állandó frekvenciájú fényt kell elnyelni, és csak a megváltozott frekvenciájú fényt kell átengedni a spektrális berendezésbe. De a gyakorisági különbségek csak néhány ezred százalékot tettek ki. A világon egyetlen laboratóriumban sem volt ilyen közeli frekvenciák elkülönítésére alkalmas szűrő. Megoldást azonban találtak.

A szórt fényt higanygőzt tartalmazó edényen vezették át. Ennek eredményeként az összes "káros" fény "megakadt" az edényben, és a "hasznos" fény észrevehető gyengülés nélkül haladt el. Ebben az esetben a kísérletezők egy már ismert körülményt használtak ki. Egy anyagatom a kvantumfizika szerint csak egészen bizonyos frekvenciájú fényhullámokat képes kibocsátani. Ez az atom azonban képes a fény elnyelésére is. És csak olyan frekvenciájú fényhullámokat, amelyeket ő maga tud kibocsátani.

A higanylámpában a fényt higanygőz bocsátja ki, amely a lámpa belsejében fellépő elektromos kisülés hatására világít. Ha ezt a fényt egy higanygőzt is tartalmazó edényen vezetjük át, akkor szinte teljesen elnyelődik. Az fog történni, amit az elmélet jósol: az edényben lévő higanyatomok elnyelik a lámpában lévő higanyatomok által kibocsátott fényt.

Más forrásokból, például neonlámpából származó fény sértetlenül áthalad a higanygőzön. A higanyatomok nem is fognak rá figyelni. Nem nyelődik el a higanylámpa fényének az a része sem, amely hullámhossz-változással szóródott szét a kvarcban.

Mandelstam és Landsberg ezt a kényelmes körülményt használta ki.

Csodálatos felfedezés

1927-ben megkezdődtek a döntő kísérletek. A tudósok higanylámpa fényével világították meg a kvarckristályt, és feldolgozták az eredményeket. És... meglepődtek.

A kísérlet eredménye váratlan és szokatlan volt. A tudósok egyáltalán nem azt találták, amit vártak, nem azt, amit az elmélet megjósolt. Egy teljesen új jelenséget fedeztek fel. De mit? És ez nem hiba? Szórt fényben nem várt frekvenciákat találtak, de sokkal magasabb és alacsonyabb frekvenciákat. A szórt fény spektrumában olyan frekvenciák egész kombinációja jelent meg, amelyek nem a kvarcra eső fényben voltak. Egyszerűen lehetetlen volt a megjelenésüket a kvarc optikai inhomogenitásával magyarázni.

Alapos ellenőrzés kezdődött. A kísérletek hibátlanul lezajlottak. Olyan szellemesek, tökéletesek és ötletesek voltak, hogy nem lehetett nem csodálni őket.

- Leonyid Isaakovich néha olyan szépen, néha zseniálisan oldotta meg a nagyon nehéz technikai problémákat, hogy önkéntelenül mindannyiunkban felmerült a kérdés: „Miért nem jutott eszembe ez korábban?” - mondja az egyik alkalmazott.

Számos kontrollkísérlet makacsul megerősítette, hogy nincs hiba. A szórt fény spektrumáról készült fényképeken tartósan gyenge és ennek ellenére meglehetősen nyilvánvaló vonalak jelentek meg, jelezve a szórt fényben "extra" frekvenciák jelenlétét.

A tudósok hosszú hónapok óta keresik a magyarázatot erre a jelenségre. Honnan jöttek az „idegen” frekvenciák a szórt fényben?!

És eljött a nap, amikor Mandelstam csodálatos meglátása támadt. Csodálatos felfedezés volt, az, amelyet ma a 20. század egyik legfontosabb felfedezésének tartanak.

De mind Mandelstam, mind Landsberg egyöntetűen arra a döntésre jutott, hogy ezt a felfedezést csak alapos ellenőrzés, a jelenség mélyére való kimerítő behatolás után lehet publikálni. Megkezdődtek az utolsó kísérletek.

A nap segítségével

Február 16-án az indiai tudósok Ch.N. Raman és K.S. Krishnan táviratot küldött Kalkuttából ennek a folyóiratnak a felfedezéséről szóló rövid leírással.

Ezekben az években a legkülönfélébb felfedezésekről szóló levelek özönlöttek a "Priroda" folyóiratba a világ minden tájáról. De nem minden jelentésnek van célja, hogy izgalmat keltsen a tudósokban. Amikor az indiai tudósok levele megjelent, a fizikusok nagyon izgatottak voltak. Már a jegyzet címe is – „A másodlagos sugárzás új típusa” – felkeltette az érdeklődést. Hiszen az optika az egyik legrégebbi tudomány, a 20. században nem gyakran lehetett felfedezni benne valami ismeretlent.

El lehet képzelni, milyen érdeklődéssel várták az egész világ fizikusai az új kalkuttai leveleket.

Érdeklődésüket nem kis mértékben a felfedezés egyik szerzőjének, Ramannak a személyisége is táplálta. Ez egy különös sorsú ember, kiemelkedő életrajza, nagyon hasonlít Einsteinéhez. Einstein fiatalkorában egyszerű gimnáziumi tanár volt, majd a szabadalmi hivatal alkalmazottja. Ebben az időszakban készült el legjelentősebb művei. Raman, a zseniális fizikus, szintén az egyetem elvégzése után, tíz évig kénytelen volt a Pénzügyi Tanszéken szolgálni, és csak ezután kapott meghívást a Kalkuttai Egyetem tanszékére. Raman hamarosan az indiai fizikai iskola elismert vezetője lett.

Nem sokkal a leírt események előtt Ramant és Krishnant egy különös feladat ragadta el. Aztán a szenvedélyek, amelyeket 1923-ban az amerikai fizikus, Compton felfedezése váltott ki, aki a röntgensugárzás anyagon való áthaladását tanulmányozva, még nem csillapodott le, felfedezte, hogy ezeknek a sugaraknak egy része az eredeti iránytól elszórva megnöveli a hullámhosszukat. Az optikusok nyelvére lefordítva azt mondhatjuk, hogy a röntgensugarak egy anyag molekuláival ütközve megváltoztatták „színüket”.

Ezt a jelenséget könnyen megmagyarázták a kvantumfizika törvényei. Ezért Compton felfedezése volt az egyik döntő bizonyítéka a fiatal kvantumelmélet helyességének.

Valami hasonló, de már az optikában úgy döntöttünk, hogy megpróbáljuk. felfedezni az indiai tudósokat. Fényt akartak átengedni egy anyagon, és látni akarták, hogyan szóródnak a sugarai az anyag molekuláin, és hogy változik-e a hullámhosszuk.

Mint látható, az indiai tudósok akarva vagy akaratlanul ugyanazt a feladatot tűzték ki maguk elé, mint a szovjet tudósok. De a céljaik mások voltak. Kalkutta a Compton-effektus optikai analógiáját kereste. Moszkvában - kísérleti megerősítése Mandelstam előrejelzésének a frekvencia változásáról, amikor a fényt ingadozó inhomogenitások szóródják szét.

Raman és Krishnan nehéz kísérletet terveztek, mivel a várt hatás rendkívül kicsi volt. A kísérlethez nagyon erős fényforrásra volt szükség. Aztán úgy döntöttek, hogy a napot használják, és távcsővel gyűjtik a sugarait.

Lencséjének átmérője tizennyolc centiméter volt. A kutatók az összegyűjtött fényt egy prizmán keresztül olyan edényekbe irányították, amelyekbe folyadékokat és gázokat helyeztek el, és alaposan megtisztították a portól és egyéb szennyeződésektől.

De a szórt fény várható kis hullámhosszának kimutatása fehér napfénnyel, amely szinte az összes lehetséges hullámhosszt tartalmazza, reménytelen volt. Ezért a tudósok úgy döntöttek, hogy fényszűrőket használnak. Kék-lila szűrőt tettek az objektív elé, és egy sárga-zöld szűrőn keresztül figyelték meg a szórt fényt. Jogosan döntöttek úgy, hogy ami átmegy az első szűrőn, az beragad a másodikba. Hiszen a sárga-zöld szűrő elnyeli az első szűrő által továbbított kék-lila sugarakat. És mindkettőnek egymás mögé helyezve el kell nyelnie az összes beeső fényt. Ha azonban egyes sugarak a megfigyelő szemébe esnek, akkor biztosan kijelenthetjük, hogy nem a beeső fényben voltak, hanem a vizsgált anyagban születtek.

Columba

Valóban, Raman és Krishnan a második szűrőn áthaladó szórt fényben talált sugarakat. Javították az extra frekvenciákat. Ez elvileg az optikai Compton-effektus lehet. Azaz, amikor az anyag molekulái szétszórják az edényekben, a kék-lila fény megváltoztathatja a színét és sárgászöld színűvé válhat. De ezt még bizonyítani kellett. Más okok is okozhatják a sárga-zöld fény megjelenését. Például lumineszcencia eredményeként jelenhet meg - gyenge fény, amely gyakran folyadékokban és szilárd anyagokban fordul elő fény, hő és egyéb okok hatására. Nyilvánvalóan egy dolog volt – ez a fény újjászületett, nem volt benne a beeső fényben.

A tudósok megismételték kísérletüket hat különböző folyadékkal és kétféle gőzzel. Ügyeltek arra, hogy itt se a lumineszcencia, se más okok ne játszanak szerepet.

Az a tény, hogy a látható fény hullámhossza növekszik, ha szétszóródik az anyagban, Raman és Krishnan megállapította. Úgy tűnt, keresésüket siker koronázta. Felfedezték a Compton-effektus optikai analógiáját.

De ahhoz, hogy a kísérleteknek elkészült formája legyen, és a következtetések kellően meggyőzőek legyenek, még egy részét el kellett végezni a munkának. Nem volt elég a hullámhossz változásának észlelése. Mérni kellett ennek a változásnak a nagyságát. Az első egy fényszűrő elkészítésében segített. Tehetetlen volt megtenni a másodikat. Itt a tudósoknak szükségük volt egy spektroszkópra - egy olyan eszközre, amely lehetővé teszi a vizsgált fény hullámhosszának mérését.

És a kutatók elkezdték a második részt, nem kevésbé bonyolult és gondos. De beváltotta a hozzá fűzött reményeket. Az eredmények ismét megerősítették a munka első részének következtetéseit. A hullámhossz azonban váratlanul nagynak bizonyult. Sokkal több a vártnál. Ez nem zavarta a kutatókat.

Hogy ne emlékezzünk itt Kolumbuszra? Igyekezett tengeri utat találni Indiába, és a szárazföldet látva nem volt kétsége afelől, hogy elérte célját. Vajon volt oka kételkedni a magabiztosságában a vörös bőrű lakosok és az Újvilág ismeretlen természete láttán?

Nem igaz, hogy Raman és Krishnan, akik a látható fényben próbálták felfedezni a Compton-effektust, úgy döntöttek, hogy a folyadékokon és gázaikon áthaladó fény vizsgálatával találták meg? Haboztak, amikor a mérések váratlanul nagy változást mutattak a szórt sugarak hullámhosszában? Milyen következtetést vontak le a felfedezésükből?

Indiai tudósok szerint megtalálták, amit kerestek. 1928. március 23-án egy távirat érkezett Londonba "A Compton-effektus optikai analógiája" című cikkel. A tudósok ezt írták: „Így a Compton-effektus optikai analógiája nyilvánvaló, kivéve, hogy a hullámhossz sokkal nagyobb változásával van dolgunk...” Megjegyzés: „sokkal nagyobb...”

Az atomok tánca

Raman és Krishnan munkásságát vastaps fogadta a tudósok körében. Mindenki joggal csodálta kísérletező művészetüket. Ezért a felfedezésért Raman 1930-ban Nobel-díjat kapott.

Az indiai tudósok leveléhez csatolták a spektrum fényképét, amelyen a beeső fény frekvenciáját és az anyag molekuláin szórt fényt jelző vonalak foglaltak helyet. Ez a fénykép Raman és Krishnan szerint minden eddiginél tisztábban illusztrálta felfedezésüket.

Amikor Mandelstam és Landsberg megnézte ezt a fényképet, szinte pontos másolatát látták az általuk készített fényképnek! De miután megismerték a magyarázatát, azonnal rájöttek, hogy Raman és Krishnan tévedtek.

Nem, az indiai tudósok nem a Compton-effektust fedezték fel, hanem egy teljesen más jelenséget, ugyanazt, amelyet a szovjet tudósok évek óta tanulmányoznak ...

Miközben az indiai tudósok felfedezése okozta izgalom egyre nőtt, Mandelstam és Landsberg a kontrollkísérleteket fejezték be, és összegezték az utolsó döntő eredményeket.

1928. május 6-án pedig elküldtek egy cikket nyomtatásra. A cikkhez csatolták a spektrum fényképét.

A probléma történetét röviden felvázolva a kutatók részletesen értelmezték az általuk felfedezett jelenséget.

Tehát mi volt ez a jelenség, amely sok tudóst szenvedett és törte a fejét?

Mandelstam mély intuíciója és tiszta analitikus elméje azonnal arra késztette a tudóst, hogy a szórt fény frekvenciájának megfigyelt változásait nem okozhatják azok az intermolekuláris erők, amelyek kiegyenlítik a levegő sűrűségének véletlenszerű ismétlődéseit. A tudós számára világossá vált, hogy az ok kétségtelenül magukban az anyag molekuláiban rejlik, hogy a jelenséget a molekulát alkotó atomok intramolekuláris rezgései okozzák.

Ilyen ingadozások sokkal többen fordulnak elő magas frekvencia mint azok, amelyek a közeg véletlenszerű inhomogenitásának kialakulását és reszorpcióját kísérik. A molekulákban lévő atomok rezgései befolyásolják a szórt fényt. Az atomok úgymond megjelölik, nyomukat hagyják rajta, további frekvenciákkal titkosítják.

A legszebb találgatás volt, az emberi gondolkodás merész inváziója egy kis természeti erőd – molekulák – kordonján túl. És ez a feltárás értékes információkat hozott a belső szerkezetéről.

Kéz a kézben

Tehát, amikor megpróbáltuk kimutatni a szórt fény frekvenciájában az intermolekuláris erők által okozott kis változást, nagyobb frekvenciaváltozást találtunk, amelyet az intramolekuláris erők okoznak.

Így az új jelenség, amelyet "a fény Raman-szórásának" neveztek, magyarázatához elegendő volt a Mandelstam által megalkotott molekuláris szórási elméletet kiegészíteni a molekulákon belüli atomok rezgésének hatására vonatkozó adatokkal. Az új jelenséget Mandelstam elképzelésének kidolgozása eredményeként fedezték fel, amelyet még 1918-ban fogalmazott meg.

Igen, nem ok nélkül, ahogy S. I. akadémikus. Vavilov: „A természet Leonyid Isaakovicsot teljesen szokatlan, éles, finom elmével ruházta fel, aki azonnal észrevette és megértette a fő dolgot, amely mellett a többség közömbösen elment. Így érthető meg a fényszórás fluktuációs lényege, és így jelent meg a fényszórás során a spektrum változásának ötlete, ami a Raman-szórás felfedezésének alapja lett.

A későbbiekben óriási előnyök származtak ebből a felfedezésből, értékes gyakorlati alkalmazást kapott.

A felfedezés pillanatában ez csak a tudomány legértékesebb hozzájárulásának tűnt.

Mi a helyzet Ramannal és Krishnannal? Hogyan reagáltak a szovjet tudósok felfedezésére, és a sajátjukra is? Megértették, amit felfedeztek?

Ezekre a kérdésekre a választ Raman és Krishnan következő levele tartalmazza, amelyet 9 nappal a szovjet tudósok cikkének megjelenése után küldtek el a sajtónak. Igen, megértették, hogy az általuk megfigyelt jelenség nem a Compton-effektus. Ez a Raman-fényszóródás.

Raman és Krishnan leveleinek, valamint Mandelstam és Landsberg cikkeinek megjelenése után a tudósok számára világszerte világossá vált, hogy Moszkvában és Kalkuttában ugyanazt a jelenséget önállóan és szinte egyidejűleg végezték és tanulmányozták. De a moszkvai fizikusok kvarckristályokban, míg az indiai fizikusok folyadékokban és gázokban tanulmányozták.

És ez a párhuzamosság természetesen nem volt véletlen. A probléma sürgősségéről, nagy tudományos jelentőségéről beszél. Nem meglepő, hogy a Mandelstam és Raman 1928. április végi következtetéseihez közel álló eredményeket Rocard és Kaban francia tudósok is egymástól függetlenül szerezték meg. Egy idő után a tudósok emlékeztek arra, hogy 1923-ban a cseh fizikus, Smekal elméletileg megjósolta ugyanezt a jelenséget. Smekal munkássága nyomán megjelent Kramers, Heisenberg és Schrödinger elméleti kutatása.

Nyilvánvalóan csak a tudományos információk hiánya magyarázhatja azt a tényt, hogy számos ország tudósai dolgoztak ugyanazon probléma megoldásán, anélkül, hogy tudtak volna róla.

Harminchét évvel később

A Raman-szórási vizsgálatok nemcsak azt fedezték fel új fejezet a fény tudományában. Ugyanakkor erőteljes fegyvert adtak a technológiának. Az ipar kiváló módszert kapott az anyag tulajdonságainak tanulmányozására.

Hiszen a fény Raman-szórásának frekvenciái olyan lenyomatok, amelyeket a fényt szóró közeg molekulái helyeznek a fényre. És a különböző anyagokban ezek a lenyomatok nem egyformák. Ez adta Mandelstam akadémikusnak a jogot, hogy a fény Raman-szórást a "molekulák nyelvének" nevezze. Azok, akik képesek leolvasni a molekulák nyomait a fénysugarakon, meghatározni a szórt fény összetételét, a molekulák, ezen a nyelven, elmondják szerkezetük titkait.

A kombinációs spektrum fényképének negatívján nincs más, mint változó feketeségű vonalak. De ebből a fényképből a szakember kiszámítja az intramolekuláris rezgések frekvenciáját, amely a szórt fényben jelent meg, miután áthaladt az anyagon. A kép a molekulák belső életének számos, eddig ismeretlen aspektusáról fog mesélni: szerkezetükről, az atomokat molekulákká kötő erőkről, az atomok egymáshoz viszonyított mozgásáról. A Raman-spektrogramok megfejtésének megtanulásával a fizikusok megtanulták megérteni azt a sajátos "fénynyelvet", amelyet a molekulák önmaguk leírására használnak. Tehát egy új felfedezés mélyebb behatolást tett lehetővé belső szerkezet molekulák.

Ma a fizikusok a Raman-szórást használják a folyadékok, kristályok és üvegszerű anyagok szerkezetének tanulmányozására. A vegyészek ezt a módszert használják különféle vegyületek szerkezetének meghatározására.

Az anyag tanulmányozására szolgáló módszereket a fény Raman-szórás jelenségének felhasználásával a P.N. laboratóriumának munkatársai dolgozták ki. A Szovjetunió Lebegyev Tudományos Akadémiája, amelyet Landsberg akadémikus vezet.

Ezek a módszerek lehetővé teszik repülőbenzinek, repedt termékek, olajfinomítói termékek és sok más összetett szerves folyadék gyors és pontos kvantitatív és minőségi elemzését gyári laboratóriumban. Ehhez elegendő a vizsgált anyagot megvilágítani, és spektrográffal meghatározni az általa szórt fény összetételét. Nagyon egyszerűnek tűnik. Mielőtt azonban ez a módszer igazán kényelmesnek és gyorsnak bizonyult, a tudósoknak keményen kellett dolgozniuk, hogy pontos, érzékeny berendezéseket hozzanak létre. És ezért.

A vizsgált anyagba jutó fényenergia teljes mennyiségének csak jelentéktelen részét - körülbelül egy tízmilliárdát - teszi ki a szórt fény. A Raman-szórás pedig ritkán teszi ki ennek az értéknek akár két-három százalékát is. Nyilván ezért maradt sokáig észrevétlen a Raman-szórás. És nem meglepő, hogy a Raman-szórást ábrázoló első fényképek elkészítéséhez több tízórás expozícióra volt szükség.

A hazánkban kifejlesztett modern berendezések lehetővé teszik a tiszta anyagok Raman-spektrumának elérését néhány percen, sőt néha másodpercen belül! Még olyan összetett keverékek elemzéséhez is, amelyekben az egyes anyagok több százalékos mennyiségben vannak jelen, általában elegendő az egy órát meg nem haladó expozíció.

Harminchét év telt el azóta, hogy Mandelstam és Landsberg, Raman és Krishnan felfedezte, megfejtette és megértette a fényképészeti lemezeken rögzített molekulák nyelvét. Azóta világszerte kitartó munka folyik a molekulák nyelvének "szótárának" összeállításán, amelyet az optikusok a Raman-frekvenciák katalógusának neveznek. Ha egy ilyen katalógust összeállítanak, a spektrogramok értelmezése nagymértékben könnyebbé válik, és a fény Raman-szórása még teljesebben a tudomány és az ipar szolgálatába áll.

Az égbolt színe különböző időjárási körülmények között eltérő, fehérestől intenzív kékig változik. Az égbolt színét magyarázó elméletet Rayleigh dolgozta ki.

Ezen elmélet szerint az égbolt színe azzal magyarázható, hogy a légmolekulákról és a legkisebb porszemcsékről ismételten visszaverődő napsugarak szétszóródnak a légkörben. A különböző hosszúságú fényhullámokat a molekulák eltérően szórják: a levegőmolekulák túlnyomórészt a látható napspektrum rövid hullámhosszú részét, i. kék, kék és lila sugarak, és mivel a spektrum lila részének intenzitása kicsi a kék és kék részhez képest, az ég kéknek vagy kéknek tűnik.

Az égbolt jelentős fényessége annak köszönhető, hogy a Föld légköre jelentős vastagságú, és a fényt hatalmas számú molekula szórja szét.

Nagy magasságban például az űrhajókról végzett megfigyelések során a légkör ritkított rétegei maradnak a megfigyelő feje fölött kisebb számú molekulával, amelyek szétszórják a fényt, és ennek következtében az égbolt fényessége csökken. Az ég sötétebbnek tűnik, színe a magasság növekedésével változik. Az égbolt sötétebbnek tűnik, színe sötétkékről sötétlilára változik a magasság növekedésével. Nyilvánvaló, hogy még nagyobb magasságokban és az atmoszférán kívül feketének tűnik az ég a megfigyelő számára.

Ha a levegő tartalmaz nagyszámú viszonylag nagy részecskék, ezek a részecskék hosszabb fényhullámokat is szórnak. Ebben az esetben az égbolt fehéres színt kap. A felhőket alkotó nagy vízcseppek vagy vízkristályok megközelítőleg egyformán szórják szét az összes spektrális színt, ezért a felhős égbolt halványszürke színű.

Ezt megerősítik azok a megfigyelések, amelyek során megfigyelték a meteorológiai viszonyokat és az égbolt megfelelő színét Novokuznyeck város felett.

Az égbolt színének jellegzetes árnyalatai november 28-29-én az ipari kibocsátások jelenlétének köszönhetőek, amelyek a hőmérséklet csökkenésével és a szél hiányával a levegőben koncentrálódnak.

Az égbolt színét a földfelszín természete és színe, valamint a légkör sűrűsége is befolyásolja.

A légkör sűrűségének magassággal való csökkenésének exponenciális törvénye.

A barometrikus képlet általánosságban írja le a légkör sűrűségének csökkenését a magassággal; nem veszi figyelembe a szelet, a konvekciós áramokat, a hőmérséklet változásait. Ezenkívül a magasság nem lehet túl nagy ahhoz, hogy a g gyorsulás magasságtól való függését figyelmen kívül hagyjuk.

A barometrikus képlet Ludwig Boltzmann osztrák fizikus nevéhez fűződik. De az első jelek a levegősűrűség magassággal való csökkenésének exponenciális természetére valójában Newtonnak a légköri fénytöréssel kapcsolatos kutatásaiban szerepeltek, és egy frissített fénytörési táblázat összeállításánál használták őket.

A megadott grafikonok azt mutatják, hogy a csillagászati ​​fénytörés tanulmányozása során hogyan finomodtak a légkör törésmutatójának magassággal való változásának általános természetére vonatkozó elképzelések.

• megfelel Kepler elméletének
• eredeti newtoni töréselmélet
• finomított newtoni és modern elmélet a fénytörésről a légkörben

Fénytörés a légkörben

Az atmoszféra optikailag inhomogén közeg, így a fénysugár pályája a légkörben mindig kissé görbe vonalú. A fénysugarak meghajlását, amikor áthaladnak a légkörön, fénytörésnek nevezzük a légkörben.

Különbséget tesznek csillagászati ​​és földi fénytörés között. Az első esetben az égitestekből a földi megfigyelőhöz érkező fénysugarak görbületét veszik figyelembe. A második esetben a földi objektumokból a megfigyelőhöz érkező fénysugarak görbületét vesszük figyelembe. Mindkét esetben a fénysugarak görbülete miatt előfordulhat, hogy a megfigyelő rossz irányba látja a tárgyat, ami megfelel a valóságnak; a tárgy torznak tűnhet. Egy objektumot akkor is meg lehet figyelni, ha az valójában a horizontvonal alatt van. Így a földi légkörben a fény törése sajátos optikai csalódásokhoz vezethet.

Tegyük fel, hogy a légkör optikailag egyenletes, azonos vastagságú vízszintes rétegekből áll; a törésmutató egyik rétegről a másikra ugrik, fokozatosan növekszik a felső rétegektől az alsó rétegek felé. Egy ilyen tisztán spekulatív helyzet látható.

A valóságban a légkör sűrűsége, és így a törésmutatója nem változik a magassággal az ugrások során, hanem folyamatosan. Ezért a fénysugár pályája nem szaggatott vonal, hanem görbe vonal.

Tegyük fel, hogy az ábrán látható nyaláb valamilyen égi objektumból jut át ​​a megfigyelőhöz. Ha nem lenne fénytörés a légkörben, akkor ez a tárgy ά szögben lenne látható a megfigyelő számára. A fénytörés miatt a megfigyelő nem ά, hanem φ szögben látja a tárgyat. φ ά óta úgy tűnik, hogy az objektum magasabban van a horizont felett, mint amilyen valójában. Más szavakkal, az objektum megfigyelt zenittávolsága kisebb, mint a tényleges zenittávolság. A Ώ = ά - φ különbséget törési szögnek nevezzük.

A modern adatok szerint a maximális törésszög 35 ".

Amikor egy megfigyelő a naplementét nézi, és látja, hogy a csillag alsó széle hogyan érintette meg a horizontot, a valóságban Ebben a pillanatban ez a szél már 35"-rel a horizontvonal alatt van. Érdekes, hogy a napkorong felső szélét a fénytörés gyengébb - csak 29" -val emeli meg. Ezért a lenyugvó Nap függőlegesen kissé lapítottnak tűnik.

Csodálatos naplementék

Figyelembe véve a fénytörést, a levegő sűrűségének magassággal történő szisztematikus változása mellett számos további tényezőt is figyelembe kell venni, amelyek közül sok teljesen véletlenszerű. Arról beszélünk, hogy a konvekciós áramok és a szél, a levegő hőmérséklete a légkör különböző pontjain befolyásolja a levegő törésmutatóját a földfelszín különböző részein.

Az atmoszféra állapotának sajátosságai és mindenekelőtt az atmoszféra felmelegedésének sajátosságai az alsó rétegekben a földfelszín különböző részein vezetnek a megfigyelt naplementék sajátosságához.

Vaksáv. Néha úgy tűnik, hogy a Nap nem a horizonton nyugszik le, hanem valami láthatatlan vonal fölött a horizonton. Ez a jelenség felhősödés hiányában figyelhető meg a horizonton. Ha ilyenkor felmászunk a domb tetejére, akkor még furcsább képet láthatunk: a Nap most már lenyugszik a látóhatáron túl, ugyanakkor a napkorongot úgy tűnik, mintha vízszintes metszette volna. „vakcsík”, amelynek helyzete a horizontvonalhoz képest változatlan marad. Ezek a szokatlan naplementék a szemtanúk szerint különböző földrajzi területeken láthatók, például Bolsoj Kamen faluban a Primorszkij területen és Szocsi városában a krasznodari területen.

Ilyen kép akkor figyelhető meg, ha maga a Föld közelében lévő levegő hidegnek bizonyul, és felette egy viszonylag meleg levegőréteg található. Ebben az esetben a levegő törésmutatója a magassággal megközelítőleg a grafikonon látható módon változik; az alsó hideg levegőrétegből a felette lévő meleg rétegbe való átmenet a törésmutató meglehetősen éles csökkenéséhez vezethet. Az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy ez a csökkenés hirtelen következik be, és ezért van egy világos határfelület a hideg és a meleg réteg között, amely a Föld felszíne felett egy bizonyos h1 magasságban helyezkedik el. Az ábrán nx jelöli a levegő törésmutatóját a hideg rétegben, nt pedig a törésmutatót a meleg rétegben a hideg réteg határához közel.

A levegő törésmutatója nagyon kevéssé különbözik az egységtől, ezért a nagyobb áttekinthetőség érdekében ezen az ábrán a függőleges tengely mentén nem magának a törésmutatónak az értékei, hanem az egységhez képesti többlete, azaz. különbség n-1.

A 4b) ábrán látható törésmutató változásának képét használtuk a sugarak útjának megszerkesztéséhez az 5. ábrán, amely a földgömb felszínének egy részét és a mellette lévő hideg levegő réteg vastagságát mutatja. hο.

Ha φ-t fokozatosan, nullától kezdve növeljük, az α2 szög is megnő. Tegyük fel, hogy egy bizonyos φ = φ´ értéknél az α2 szög egyenlő lesz a teljes belső visszaverődésnek megfelelő αο határszöggel a hideg és meleg réteg határán; ebben az esetben sin α1 = 1. Az αο szög az 5. ábrán látható BA sugárnak felel meg; β = 90˚ - φ´ szöget zár be a vízszintessel. A megfigyelő nem kap olyan sugarakat, amelyek olyan pontokon lépnek be a hideg rétegbe, amelyek horizont feletti szögmagassága kisebb, mint a B pont szögmagassága, azaz. kisebb, mint a β szög. Így megmagyarázható a vak sorozat.

Zöld sugár. A zöld sugár egy nagyon látványos zöld fény villanása, amelyet néha napnyugtakor és napkeltekor figyelnek meg. A villanás időtartama mindössze 1-2 másodperc. A jelenség a következő: ha a Nap tiszta égen nyugszik le, akkor a levegő kellő átlátszósága mellett néha megfigyelhető, hogy a Nap utolsó látható pontja miként változtatja gyorsan a színét halványsárgáról vagy narancsvörösről élénkzöldre. Napkeltekor ugyanez a jelenség figyelhető meg, de a színek váltakozásának fordított sorrendjében.

A zöld nyaláb megjelenése magyarázható, ha figyelembe vesszük a törésmutató változását a fény frekvenciájával.

Jellemzően a törésmutató a gyakoriság növekedésével növekszik. A nagyobb fénytörési gyakoriságú sugarak erősebbek. Ez azt jelenti, hogy a kék-zöld sugarak erősebben törnek, mint a vörös sugarak.

Tegyük fel, hogy van fénytörés a légkörben, de nincs fényszóródás. Ebben az esetben a napkorong horizont közelében lévő felső és alsó szélét a szivárvány színeire kellene színezni. Legyen csak két szín a napfény spektrumában - zöld és piros; A „fehér” napelemkorong ebben az esetben egymásra helyezett zöld és piros korongoknak tekinthető. A fénytörés a légkörben a zöld korongot nagyobb mértékben emeli a horizont fölé, mint a vöröset. Ezért a megfigyelőnek látnia kell a lenyugvó Napot, ahogy az az ábrán látható. 6a). A napkorong felső széle zöld, az alsó pedig piros; a korong középső részén a színek keveredése lenne megfigyelhető, pl. fehér jelenne meg.

A valóságban a fény szóródását a légkörben nem lehet figyelmen kívül hagyni. Ez oda vezet, hogy a magasabb frekvenciájú sugarak hatékonyabban esnek ki a Napból érkező fénysugárból. Így a lemez tetején lévő zöld szegély nem lesz látható, és az egész lemez nem fehérnek, hanem vörösesnek tűnik. Ha azonban szinte a teljes napkorong túllépett a horizonton, csak a legfelső széle maradt meg, és ugyanakkor tiszta és nyugodt az idő, tiszta a levegő, akkor ebben az esetben a megfigyelő láthatja az élénkzöld szegélyt. a Nap fényes zöld sugaraival együtt