Proč jsou mraky bílé a mraky černé?

Hlavní Nemoci

Za hezkého letního dne je občas tak příjemné obdivovat sněhově bílé mraky, které létají nad vysokou oblohou, které se vrhají na bizarní obrysy podivných zvířat, pohádkových hradů nebo jiných obrazů, které fantazie nabízí.

Ale jakmile se na okraji oblohy objeví černý dešťový mrak, bezstarostná nálada je okamžitě nahrazena nevědomým pocitem úzkosti. Proč se to děje? Proč mraky, tak bílé a světlo, které se stávají bouřkovým mrakem, okamžitě ztmavnou a získávají hlubokou, téměř černou barvu?

Jaké jsou mraky?

Všechny mraky, bez výjimky, jsou obrovské, někdy několik desítek kilometrů velké, shluky drobných kapiček vody a ledových krystalů, pohybující se silou větru nad povrchem země ve výšce 0,5 až 30 kilometrů.

Mikroskopické rozměry prvků mraků - kapky nebo led - jim umožňují dlouhodobě zůstat ve vzduchu. Ale jakmile se vytvoří podmínky pro konsolidaci oblakových prvků, stanou se příliš těžkými, padají a vypadávají z oblaku ve formě srážek.

Mraky jsou:

- Cirrus - prostaty přes oblohu v podobě obrovského peří nebo stuh, rovných nebo zakřivených;

- vrstvené - jako by se skládaly z několika vrstev položených jeden na druhého, často mírně odlišného odstínu;

- kupa - připomínající obrovské drifty nebo chomáčky sněhově bílé vlny létající vysoko na obloze.

Toto jsou hlavní formy mraků, v praxi jsou často kombinovány navzájem nejbizarnějším způsobem, stávají se pinotalistamis, pinodo-cumulus, stratocumulus atd.

Jak se tvoří mraky?

Jak bylo uvedeno výše, mraky jsou tvořeny kapičkami vodní páry. Každý den se z povrchu oceánů, moří, jezer a řek vypařují desítky tisíc tun vody a jednoduše z povrchu země. Zpočátku se tato voda nachází v teplých vzduchových vrstvách umístěných v blízkosti povrchu.

Tento teplý vzduch se podle zákonů fyziky zvedá, ale čím více se vzdaluje od země, tím více chladí. Molekuly vody, ztrácí energii, začínají přecházet z plynného stavu do kapaliny a kondenzují ve formě kapiček.

Ale protože vzduch, který vzrostl, je vzácnější než spodní vrstva umístěná v blízkosti povrchu, kapičky vody nemohou kondenzovat na dostatečně velké velikosti a zůstat v atmosféře jako suspenze, nejmenší aerosol kapalných nebo pevných částic ledu. To jsou mraky.

Odborníci říkají, že voda v nich je často přítomna v obou státech současně - ve formě kapek, a ve formě ledu.

Proč mají mraky a mraky různé barvy?

Meteorologové nepoužívají termín „mrak“, místo toho říkají „dešťový mrak“ nebo „bouřkový mrak“. Všichni víme, že pokud se na obzoru objeví temný mrak a přiblíží se k nám, brzy to pršet. Existuje nejpřímější spojení mezi barvou oblaku a jeho schopností zbavit se kapiček vody.

Faktem je, že struktura bílých mraků letících na obloze ve výšce šesti kilometrů a vyšší je velmi vzácná a volná. Sluneční světlo je prochází takřka bez překážek, jako by šlo o matný stínítko lampy. Vytváří dojem sněhově bílé hmoty, světla a zářivé.

Když z různých důvodů sestupuje oblak do výšky dvou nebo méně kilometrů, stává se hustší a sluneční paprsky jsou obtížnější procházet jeho tloušťkou.

Čím nižší oblak padá, tím tmavší vypadá: zpočátku získává světle šedivý odstín, pak se stává jasně šedou, modrou nebo fialovou.

Současně se stlačuje vzduchová hmota a nejmenší kapičky se přibližují. To vede ke skutečnosti, že se zvětšují kapky vody, což dále zhoršuje propustnost oblaku slunečního světla. Stává se čím dál těžším a klesá níže a níže, a nyní přichází okamžik, kdy mrak už nemůže zadržet kapky vody a začnou padat na zem.

Proces kondenzace pokračuje, dokud se oblak nestane méně hustým a nezačne stoupat v horní atmosféře.

Je tedy jasné, že barva oblaku závisí především na jeho hustotě: čím vyšší je tento indikátor, tím tmavší je oblak.

Déšť a bouřky mají největší hustotu, vodní kapky, ve kterých již téměř kondenzovaly až do doby připravenosti k rozlití na zemi. To je důvod, proč dešťový mrak vypadá těžký a černý a oblak je bílý a světlý.

Proč jsou mraky bílé a mraky šedé?

Zobrazení: 38715 Shutterstock (X8), Diomedia (x2), Friviere (CC-BY), Simon A. Eugster (CC-BY-SA) (x2)

Vzhledem k různé tloušťce

Slovo "mrak" je slovo domácnosti, ve vědě mluví pouze o oblacích. Rozdíl mezi bílými a šedými mraky je dán tzv. Optickou tloušťkou - počtem kapiček vody v cestě slunečních paprsků oblakem. Pokud existuje několik kapiček, náhodně změní směr slunečního světla, ale téměř nesníží jeho intenzitu. Světlo se rozptýlí jako matná žárovka. Pokud je v oblaku spousta vodních kapiček, pak se podstatná část světla absorbuje a získá se ponurý mrak.

Proč jsou mraky bílé

V tomto článku budeme odpovídat na otázky, které často kladou děti a odpovědi, na které mnozí rodiče nevědí. Začněme.

Proč je obloha modrá?

Obecně řečeno, obloha není nutně modrá, ani nutně barvy modrého spektra, ale to není tak důležité. Takže obloha je obrovské množství vzduchu nad hlavou, nazývané atmosféra. Tloušťka atmosféry se pohybuje kolem 120 km od povrchu země. A tento atmosférický vzduch není nic jiného než velké množství molekul plynu. Bílá slunečná barva zároveň zahrnuje celé barevné spektrum, ve kterém jsou barvy červeného spektra lomeny mnohem méně než barvy modrého spektra. Ukazuje se, že sluneční světlo, aby se dostalo na zem, by mělo prosakovat skrze obrovské množství molekul atmosférického plynu. Aby byl tento proces snazší pochopit, představte si prosévání mouky přes mnoho sít. Bez ohledu na velikost buněk v sítu zůstane nějaký moukový prach. Stejným způsobem se světlo rozptyluje v atmosféře, ale v případě světla barvy modrého spektra pronikají přes síto molekul horší, protože mají velké lomy. Výsledkem je, že barvy červeného a zeleného spektra procházejí atmosférou s minimálními ztrátami a barvy modrého spektra se částečně rozptylují, což dává obloze modrou barvu.

Přesný princip vysvětluje, proč je moře modré. Tloušťka vody není kompenzována vyšší hustotou než atmosféra. Stojí za to připomenout, že nejen vlny spektra viditelné pro naše oči, ale také „hraniční“ ultrafialové záření jsou náchylné k takovému rozptylu, takže se můžete opálit rychleji ve vodě nebo na obloze.

Když je slunce blízko horizontu, světelné paprsky jsou tak silně lámány, že do atmosféry pronikají pouze ty „ireducibilní“ barvy červeného spektra, což je důvod, proč vidíme barevné červenooranžové západy slunce a východy slunce.

Proč jsou mraky bílé?

Mnoho lidí ví, že mraky jsou vodní páry. Vodní pára, podle pořadí, je množství kapiček vody různých tvarů a velikostí. Když světlo prochází záclonou kapek, záleží na tloušťce této opony. Když je tato tloušťka malá, světlo prochází bez obtíží, lehce se odráží od kapiček vody, aniž by se lámalo, a vidíme bílé mraky. V případě, že suspenze kapiček vody je silná nebo její hustota je vysoká, některé paprsky světla jsou zcela absorbovány a vidíme šedé mraky. Čím více vody je v oblaku, tím více světla bude absorbováno, a tím bude oblak tmavší.

Co je to duha?

Duha nastane, když je světlo vystaveno suspenzi relativně velkých kapiček vody ve vzduchu. Procházející takovým závojem, díky rozdílu lomů vln různých délek, je světlo rozloženo do plného barevného spektra. To je věřil, že existuje 7 barev v duhu, ale to není ani blízko. Duha se rozděluje do plného barevného spektra, které vidí pouze lidské oko a dokonce i málo, co naše vize nevidí. Zajímavostí je také to, že poloha a typ duhy závisí přímo na umístění pozorovatele a střed jejího obvodu bude na ose slunce - člověk, zatímco slunce by mělo být za zády pozorovatele. Proto hledat zlato, skryté elfy na okraji duhy, nemá smysl hledat - okraj duhy se bude pohybovat s vámi J

Proč je sněhově bílá?

Sníh je spousta sněhových vloček. Vločka je kus ledu extrémně složité formy a velmi malé velikosti. Vzhledem k tomu, že v každé sněhové vločce je masa vměstků vzduchu a ještě větší počet hraničních ploch, světlo se od sněhových vloček zcela odráží. Vidíte tedy bílý sníh.

Proč je obloha modrá a mraky jsou bílé

Mnozí z nás jsou ještě v dětství daleko, alespoň jednou, ale ptali se na podobnou otázku, proč je obloha nad námi modrá? Koneckonců, světlo, které se k nám dostává přímo ze Slunce, je ve skutečnosti bílé, ne modré. Nicméně, jak oni zrají, lidé pravděpodobně neztratili zájem o tuto záležitost. Mnozí by chtěli uklidnit svou zvědavost a stále zjistit, proč je klenba nebe právě modrý odstín.

Proč je obloha modrá: fyzika

Podrobněji, fyzik vám pomůže jít hlouběji do všech jemností tohoto problému, kde vědci dlouho pochopili příčiny a důkladně prostudovali všechno. Můžeme jen ochutnat plody jejich tvrdé práce.

Začněme tím, že naše planeta je odlišná od ostatních - přítomnost vzduchu, který mohou živé organismy dýchat. Přestože obsahuje dusík, kyslík, oxid uhličitý, vodní páru a různé prachové částice, které jsou neustále v pohybu, přesto zůstává zcela transparentní. Ale pak má sluneční světlo obrovské množství barev, jsou nám známé jako barvy duhy. Každá ze sedmi barev má svou vlastní vlnu, paprsek a všechny se liší svou délkou.

Aby sluneční světlo dosáhlo země, musí prorazit obrovskou vrstvu vzduchu. Během průchodu světla vzduchem se paprsky začínají rozptylovat a tento proces probíhá intenzivněji s modrou barvou. To je vysvětleno velmi jednoduše - vlnová délka modrého světla je nejkratší. Takže z hlediska fyziky je vysvětlena modrá obloha.

Proč je obloha modrá a mraky jsou bílé

Fyzika nám odpověděla na otázku "proč je obloha modrá", ale co mraky, protože mají bílý odstín, i když jsou ve vzduchu. Bylo by logické předpokládat, že paprsky slunečního světla se budou rozptýlit v oblacích stejně jako průchod vzduchem. K této otázce je však třeba přistupovat trochu z druhé strany.

Mraky jsou především nejmenšími částicemi vody, které se odpaří z povrchu Země a seskupí do plynné hmoty. Ale bez ohledu na to, jak malé jsou tyto částice, budou stále mnohem větší než molekuly vzduchu. Odpověď na tuto otázku spočívá ve velikosti molekul.

Jak víme, sluneční paprsky pronikající do atmosféry Země se setkávají s překážkou v cestě - vzduchem, který lze překonat pouze rozptylem. Ale s mraky, tato metoda nefunguje, protože stejné velikosti molekul. Světlo, které se setkává s mikro-kapičkou vody, není lámáno, ale naopak se odráží od povrchu.

To umožňuje, aby sluneční paprsek zůstal ve své původní paletě barev, tj. Bílé, při malování molekul oblaku bílé.

Proč jsou dešťové mraky tmavé

Je dobře známo, že většina mraků je bílá a pouze dešťové mraky jsou tmavě šedé. Abychom zjistili příčinu, nezapomeňme, jak se tvoří mraky. Ve vzduchu kolem nás je spousta vody v plynné formě - tzv. Vodní pára. Když se vzduch v blízkosti povrchu země zahřívá, začíná stoupat s vodní párou.

Když vzduch stoupá vysoko do nebe, začíná se ochladit a vodní pára se hromadí na atmosférickém prachu, který zbyl z sopečných erupcí, výfukových plynů automobilů a dalších zdrojů. Výsledkem jsou kapky vody a malé ledové krystaly, které se spojují do oblaků.

Na rozdíl od atmosférických částic, které rozptylují modré světlo více než jiné barvy (což činí nebesky modré), drobné částečky mraků rovnoměrně rozptýlí všechny barvy světla, což společně dává bílou barvu.

Dešťové mraky jsou šedé vzhledem k jejich tloušťce nebo výšce - stávají se hustšími a silnějšími, protože sbírají více kapek vody a ledových krystalů a čím více se stávají, tím více světla je rozptýleno a čím méně světla proniká mraky.

Světlo dopadá na dno oblaků světla, takže vypadají šedě do našich očí. Účinek je více patrný, když se v oblacích hromadí velké kapky vody, zpravidla padají na zem ve formě deště nebo sněhu - takové mraky spíše absorbují světlo než odrážejí.

Proč jsou mraky bílé a modré nebe?

Jak víte, bílé světlo je kombinací 7 barev červené, oranžové, žluté, zelené, modré, modré a fialové. Každá barva odpovídá určité vlnové délce. Při průchodu světla atmosférou Země dochází k většině absorpce modré složky světelného toku. Proto vidíme modrou oblohu.

Ale pokud jsou bílé paprsky rozptýleny ve vzduchu, pak prochází mraky, nemohou se rozptýlit, ale odrážejí se od molekul vody, ze kterých jsou mraky složeny. Proto vidíme oblak bílý. V zásadě, všechny objekty nemají žádnou barvu, ale vidíme je barevné podle paprsků barev, které odrážejí.

Jak je dobře známo, bílé světlo, které vyzařuje slunce, je tvořeno barevným spektrem obsahujícím sedm barev: červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, modrou a fialovou. Každá barva má svou vlastní vlnovou délku - červená je nejdelší a fialová je nejmenší.

Molekuly plynu obsažené v atmosféře rozdělují světlo na barevné složky.

Bílé světlo při srážce s částicemi plynu je rozptýleno v různých směrech, to znamená, že se to děje s každou z barev bílého světla. Světlo s delšími vlnami se rozptyluje mnohem horší, a proto je po rozptylu barev ve vzduchu několikanásobně více barev modrého spektra než červené. Fialová vlnová délka je nejkratší, obloha nám připadá modrá tím, že míchá zelené a fialové barvy. Také naše oči vnímají modrou barvu lépe než purpurovou - a právě tyto skutečnosti jsou rozhodující pro barevné schéma oblohy - vrstvy atmosféry pronikají modrými paprsky.

Při západu slunce je obloha červená, protože slunce při západu slunce se blíží horizontu a sluneční paprsky směřují pod úhlem k povrchu země, a proto je cesta paprsku mnohem delší než během dne. Modrá barva je absorbována v tlustých vrstvách atmosféry, nedochází k Zemi a delší vlny (červené a žluté) dosahují Země a dávají červenou barvu.

Co jsou mraky? Jedná se o vlhký vzduch, který se ohřívá na povrchu Země, stoupá a rozpíná se v důsledku rozdílu tlaků. Roztažením se vzduch ochladí. Dosažení určité teploty, vodní pára kondenzuje a tvoří mraky. Vzhledem k tomu, že vodní částice jsou mnohem lehčí než plyn, pak když se slunce rozptýlí vodou, světlo se odráží a nemění barvu a zároveň barvy bílé.

Proč jsou mraky bílé?

Na pozadí jasné modré oblohy jsou bílé mraky obzvláště krásné. Mimochodem, proč jsou bílé? Ukazuje se, že jejich barva závisí na vlastnostech malých částic létajících ve vzduchu - aerosolů. Patří sem částice mraků - nejmenší kapky vody o velikosti setin milimetru. Tyto kapičky jsou však mnohem větší než molekuly vzduchu a rozptýlí sluneční paprsky různě - totéž, bez ohledu na jejich barvu. Proto jsou mraky stejné barvy jako slunce: odpoledne bílá a oranžová při západu slunce. Pro piloty a námořníky je rozptyl světla v oblacích a mlze velkým nebezpečím. Světlo, které prochází 200-300 m v oblaku, je zcela rozptýlené. A obrysy objektů jsou rozmazané již ve vzdálenosti 100-150 m. Letadlo letí tuto vzdálenost za půl sekundy - nemáte ani čas na mrknutí oka. I pro motoristu je mlha vážnou výzvou.

Že lidé dlouho zmateni - jak se naučit vidět mlhou. Už toho víme dost, abychom o tom mohli přemýšlet. Pravděpodobně je nutné použít takové paprsky, ve srovnání s kterými budou částice mlhy velmi malé a nenápadné, například rádiové vlny.

Nyní jsou všechna letadla a lodě radary; mlha není překážkou. Zvukové vlny také snadno projdou mlhou, takže lodě v mlze jsou bzučící, aby se neporušovaly.

Proč je obloha modrá během dne a červená večer?

Navzdory vědeckému pokroku a volnému přístupu k mnoha zdrojům informací může vzácná osoba správně odpovědět na otázku, proč je obloha modrá.

Proč je den obloha modrá nebo modrá?

Bílé světlo - totiž slunce vyzařuje - se skládá ze sedmi částí barevného spektra: červené, oranžové, žluté, zelené, modré, modré a fialové. Známý od školy, čtenář - „Každý lovec chce vědět, kde sedí bažant“ - definuje barvy tohoto spektra počátečními písmeny každého slova. Každá barva má svou vlastní světelnou vlnovou délku: nejdelší je červená a nejkratší je fialová.

Obloha (atmosféra), která je nám známa, se skládá z pevných mikročástic, drobných kapiček vody a molekul plynu. Dlouhou dobu bylo několik chybných předpokladů, které se snaží vysvětlit, proč je obloha modrá:

  • atmosféra skládající se z nejmenších částic vody a molekul různých plynů, dobře prochází paprsky modrého spektra a neumožňuje Zemi dotýkat se paprsků červeného spektra;
  • malé pevné částice - například prach - rozptýlené ve vzduchu, rozptýlené modré a fialové vlny nejméně ze všech, a díky tomu se dostávají na povrch Země, na rozdíl od jiných barev spektra.

Tyto hypotézy byly podporovány mnoha slavnými vědci, ale výzkum anglického fyzika Johna Rayleigha ukázal, že ne pevné částice jsou hlavní příčinou rozptylu světla. Jsou to molekuly plynů v atmosféře, které rozdělují světlo na barevné složky. Bílý sluneční paprsek, kolidující s částicemi plynu na obloze, rozptyluje (rozptyluje) v různých směrech.

Při kolizi s molekulou plynu je každá ze sedmi barevných složek bílého světla rozptýlena. Současně, světlo s delšími vlnami (červená složka spektra, která také zahrnuje oranžovou a žlutou) se rozptýlí horší než světlo s krátkými vlnami (modrá složka spektra). Protože toto, po rozptylu, tam je osmkrát více barev v modrém spektru než červená ve vzduchu.

Ačkoli fialová je nejkratší vlnová délka, obloha stále vypadá modrá kvůli míchání fialové a zelené vlny. Navíc, naše oči vnímají modrou barvu lépe než fialovou, se stejným jasem obou. Právě tyto skutečnosti určují barvy oblohy: atmosféra je doslova naplněna paprsky modré a modré.

Proč je tedy západ slunce červený?

Obloha však není vždy modrá. Vyvstává přirozeně otázka: pokud uvidíme modrou oblohu celý den, proč je západ slunce červená? Nahoře jsme zjistili, že červená barva je nejméně rozptýlená molekulami plynu. Během západu slunce se slunce přibližuje k obzoru a sluneční paprsek směřuje k zemskému povrchu ne svisle, jako během dne, ale pod úhlem.

Proto cesta, kterou putuje atmosférou, je mnohem více než to, co trvá během dne, kdy je slunce vysoké. Modro-modré spektrum je proto absorbováno v tlusté vrstvě atmosféry, nikoliv na Zemi. Delší světelné vlny červenožlutého spektra se dostanou na zemský povrch, malování oblohy a mraků v charakteristických červených a žlutých barvách západu slunce.

Proč jsou mraky bílé?

Dotkneme se také tématu mraků. Proč jsou na modré obloze bílé mraky? Chcete-li začít, pamatujte si, jak se tvoří. Vlhký vzduch obsahující neviditelné páry, ohřívaný na povrchu země, stoupá a expanduje díky tomu, že v horní části tlaku vzduchu je méně. Roztažením se vzduch ochladí. Když je dosaženo určité teploty, vodní pára kondenzuje kolem atmosférického prachu a jiných suspendovaných pevných látek, což má za následek drobné kapky vody, jejichž slučování tvoří oblak.

Navzdory své relativně malé velikosti jsou vodní částice mnohem větší než molekuly plynu. A pokud se střetávají s molekulami vzduchu, sluneční paprsky jsou rozptýlené, pak když se setkávají s kapičkami vody, světlo se od nich odráží. Původní bílý sluneční paprsek zároveň nezmění svou barvu a zároveň „skvrny“ molekul mraků bílé.

Proč jsou mraky bílé

Bílé mraky
463. Proč jsou mraky většinou bílé a ne modré jako nebe? Proč jsou bouřky černé?

Odpověď:
Rozptyl světla na objektech mnohem kratší než vlnová délka viditelného světla je popsán Rayleighovým rozptylovým modelem (viz problém 452). Velikost kapiček vody v oblaku je obvykle větší a světlo se jednoduše odráží od jejich vnějšího povrchu. S tímto odrazem se světlo nerozkládá na barevné složky, ale zůstává bílé. Případ představující výjimku byl analyzován v problému 466. Velmi husté mraky se jeví jako černé, protože pronajímají malé sluneční světlo - buď jsou absorbovány kapičkami vody v oblaku, nebo se odrážejí nahoru.

Proč jsou mraky bílé a mraky tmavě šedé?

Obecně platí, že tento a ten mrak. Jen jiný typ.

Tmavě šedé mraky dávají kapky vody, umístěné v dolní části některých mraků (vrstvené, kupovité, kumulonimbusové). Spodní hranice těchto mraků může být jen sto metrů nad mořem.

Bílé mraky (cirrus, vysoce vrstvené) se skládají buď z vodní páry nebo ledových krystalů a jsou v relativně vysokých nadmořských výškách.

Kromě toho může být oblak velmi silný (12 km), protože jeho různé části, umístěné v různých výškách, se mohou skládat z různých agregátních fází vody. Příkladem takových mraků jsou kumulonimbus (jsou bouřky nebo bouře) mraky.

Více Článků O Zánět Oka