Tertunda matahari terbenam • Hayk Hakobyan • Tugas sains popular mengenai "Unsur" • Fizik

Tertunda matahari terbenam

Tugas

Sekiranya tiba-tiba seluruh suasana di Bumi hilang seketika, maka Matahari pada hari yang aneh ini akan melampaui batas jauh lebih awal daripada yang sepatutnya. Iaitu, kerana atmosfera, kita melihat matahari terbenam dengan beberapa kelewatan. Hakikatnya ialah sinaran cahaya dibiaskan di atmosfer, kerana lapisannya pada ketinggian yang berbeza sedikit berbeza dalam sifat optik mereka dari satu sama lain (rajah rajah). Apakah masa maksimum? boleh melambatkan matahari terbenam kerana ini? Untuk kesederhanaan, anggapkan bahawa atmosfera terdiri daripada satu lapisan sfera dengan indeks biasan yang berterusan n = 1,0003.

Rajah. 1.


Petunjuk

Angka tersebut secara skematik menunjukkan pembiasan SB sinar matahari ketika memasuki atmosfera. Sekiranya pemerhati berada di titik A, maka BA rasuk refracted akan datang kepadanya. Oleh itu, ia akan kelihatan kepadanya bahawa Matahari berada di titik S *.

Rajah. 2


Penyelesaian

Seperti yang dapat dilihat dari angka dalam petua alat, pada saat terakhir sebelum Matahari menyembunyikan sepenuhnya dari pandangan (pada masa ini pemerhati yang berdiri di titik A melihat Matahari pada titik S *), cahaya sebenar dari Matahari (sinar SB) jatuh pada sudut kanan ke EB biasa (titik E ialah pusat Bumi).

Undang-undang pembiasan dalam kes ini ditulis sebagai:

\ [\ sin {90 ^ {\ circ}} = n \ sin {\ beta}, \]

di mana n – indeks biasan atmosfera.

Sekiranya atmosfer tidak hadir, maka matahari terbenam (dalam situasi yang digambarkan dalam gambar dari petua alat) akan dilihat oleh pemerhati lain yang berada di Bumi pada titik B. Oleh itu, kelewatan masa hanyalah masa yang diperlukan Bumi untuk menghidupkan sudut δ = 90 ° – β (sejak ∠BAE = 90 °).

Daripada kesamaan pertama kita mendapati bahawa β ≈ 88.6 °, dan oleh itu δ ≈ 1.4 °.

Pada siang hari, Bumi membuat putaran penuh (360 °), dan dalam satu minit ia menjadi satu perempat darjah. Oleh itu, pada sudut δ, bumi akan bertukar kira-kira 5.6 minit. Inilah kelewatan yang dikehendaki dari matahari terbenam kerana suasana.


Selepas perkataan

Malah, atmosfer bukan lapisan seragam dengan indeks biasan yang berterusan (nilai 1.0003 yang dipilih dalam tugas itu adalah hampir dengan purata pekali udara kering di paras laut), tetapi banyak lapisan yang ditekankan pada satu sama lain dengan pekali yang sedikit berbeza. Kepelbagaian sedemikian timbul kerana fakta bahawa pada tahap yang berbeza udara atmosfera mempunyai komposisi dan ketumpatan yang berlainan. Oleh itu, pada hakikatnya, kelewatan matahari terbenam adalah kira-kira 2 minit. Fajar untuk sebab yang sama berlaku 2 minit lebih awal, dan dengan demikian "hari" berlangsung 4 minit lebih lama jika dibandingkan dengan Bumi hipotesis tanpa atmosfera.

Kelewatan jauh dari satu-satunya kesan optik atmosfera semasa matahari terbenam.Contohnya, sebelum matahari terbenam, Matahari kelihatan sedikit mendatar secara menegak (Rajah 3). Hal ini disebabkan oleh fakta bahawa cahaya dari pinggir bawah Matahari dibiaskan sedikit lebih daripada cahaya dari pinggir atas, jadi kedudukan yang jelas dari pinggir bawah sedikit lebih tinggi berbanding dengan yang lebih tinggi daripada yang seharusnya.

Rajah. 3 Kitaran matahari terbenam penuh di Gurun Mojave. Dalam dua bingkai yang pertama, adalah ketara bahawa cakera solar sedikit diratakan secara menegak. Imej dari en.wikipedia.org

Atmosfer juga bertanggungjawab untuk warna merah matahari terbenam. Dan kesan fizikal yang sama "menjadikan" matahari terbenam merah, "menjadikan" langit biru siang hari. Fenomena ini disebut sebaran Rayleigh: penyebaran cahaya oleh zarah yang berkali-kali lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya.

Saiz ciri molekul udara dan wap air (<1 nm) di atmosfera lebih kurang daripada panjang gelombang cahaya yang boleh dilihat (~ 380-780 nm). Iaitu, kelakuan cahaya matahari diterangkan dengan sempurna oleh penyebaran Rayleigh. Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 4, cahaya biru bertaburan 2-3 kali lebih kuat daripada merah. Dan pada waktu petang, langit kelihatan biru, seperti yang kita lihat warna biru bertaburan di tempat-tempat yang berbeza di atmosfer, sementara merah melewati hampir tanpa hamburan dari Matahari.Sebaliknya, apabila Matahari berada dekat dengan ufuk, kita hanya dapat melihat cahaya yang lemah diaplikasikan (merah), manakala komponen biru hampir tersebar sepenuhnya.

Rajah. 4 Peratusan cahaya yang bertaburan di hamburan Rayleigh, bergantung kepada panjang gelombang. Gambar dari ru.wikipedia.org

Terdapat satu lagi fenomena yang sangat menarik pada waktu matahari terbenam – kilat hijau (kadang kala dipanggil sinar hijau). Lampu kilat ini berlaku pada detik-detik terakhir sebelum Matahari melampaui ufuk: cahaya hijau kelihatan untuk seketika. Tetapi kenapa dia betul-betul hijau? Orang masih boleh faham jika kilat itu biru: cahaya biru dibiasakan paling banyak, dan ia adalah logik untuk melihatnya. Di sini, segalanya dijelaskan dengan gabungan kesan yang dibincangkan – pembiasan dan penyebaran Rayleigh: warna biru sangat menghilangkan, terutamanya melalui lapisan atmosfera yang lebat di kaki langit, namun hijau sudah cukup kuat membiak, tetapi masih tidak cukup menghilangkan.

Rajah. 5 Lampu kilat hijau pada waktu matahari terbenam. Anda boleh menonton fenomena ini pada waktu matahari terbenam atau pada waktu matahari terbit, jika matahari terbenam di cakrawala terbuka, dan udara bersih.Kepada mata telanjang untuk melihat denyar agak sukar, kerana matahari, walaupun pada waktu matahari terbenam, cukup terang. Imej dari en.wikipedia.org


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: