¿Por qué el cielo es azul?
"Cielo azul" " (La abreviatura de cielo es azul) se originó en la física y se completó en 1910. La teoría del "cielo azul" establecida por Rayleigh y Einstein es universalmente aplicable. Se puede utilizar para explicar el fenómeno del "cielo azul" en el aire puro y también para explicar el fenómeno del "cielo azul" en líquidos o sólidos como agua pura y vidrio puro.
La física "Sky Blue" parece ser muy popular. Todo estudiante de secundaria que haya visto "Cien mil porqués" puede dar su "respuesta estándar": "Hay muchos polvos diminutos, gotas de agua, cristales de hielo y otras sustancias en el aire. Cuando la luz del sol atraviesa el aire, se vuelve azul, Los colores morados con longitudes de onda más cortas, como el índigo, etc., son fácilmente bloqueados por partículas suspendidas en el aire, dispersando así la luz en todas direcciones, haciendo que el cielo parezca azul ", la mayoría de los sitios web de educación y ciencia autorizados, independientemente de. tamaño, todavía use la "respuesta estándar" anterior, casi palabra por palabra. Esta interpretación del "azul cielo" está básicamente al nivel de mediados del siglo XIX. Fue iniciado por el físico británico Tyndall. A menudo se le llama modelo de dispersión de Tindor. De hecho, "la luz azul de longitud de onda corta es fácilmente bloqueada por partículas suspendidas en el aire... y dispersada en todas direcciones". Pero no es la verdadera razón del "cielo azul". Si el cielo azul se debe principalmente a la dispersión de gotas de agua, cristales de hielo y otras partículas, entonces el color y la profundidad del cielo deberían cambiar con los cambios en la humedad del aire. Porque cuando cambia la humedad, la cantidad de gotas de agua y cristales de hielo en el aire cambiará significativamente. La humedad varía mucho entre zonas húmedas y zonas desérticas, pero el cielo es del mismo azul. El modelo de dispersión de Tyndall no puede explicarlo. A finales del siglo XIX, la interpretación de Ding sobre Tianlan estaba siendo cuestionada.
En la década de 1880, Rayleigh observó que no era necesario recurrir al polvo, las gotas de agua, los cristales de hielo y otras partículas del aire. El oxígeno, el nitrógeno y otras moléculas del aire dispersan la luz solar y la luz azul se dispersa fácilmente. Por tanto, la dispersión de las moléculas de aire puede ser la principal causa del "cielo azul". Sin embargo, la dispersión de cada molécula no significa que el aire en su conjunto será azul. Si el aire puro fuera extremadamente uniforme, no habría un "cielo azul" con muchas moléculas. Como un espejo muy plano, sólo refracta o refleja y rara vez se dispersa. En un entorno homogéneo, las dispersiones de diferentes moléculas se anulan entre sí. Al igual que en un entorno con una fuerte disciplina colectiva (como una prisión), el comportamiento independiente y relajado de todos está completamente comprimido. Y el "cielo azul" depende de la independencia de las moléculas y de que no hay interferencia o hay menos interferencia. Para ello, Rayleigh planteó la hipótesis de que el aire no es una "prisión" para las moléculas. Por el contrario, moléculas como el oxígeno y el nitrógeno caminan y se distribuyen aleatoriamente. Los resultados cuantitativos de Rayleigh calculados con este modelo concuerdan bien con las propiedades del azul. En 1899, Rayleigh escribió un artículo resumido "Sobre el origen del cielo azul", que comenzaba diciendo: "Incluso si no hubiera partículas extrañas, todavía tendríamos un cielo azul". Las "partículas extrañas" son las necesarias para la dispersión Tyndall. Desde entonces, la teoría del cielo azul de Tindor ha sido abandonada. La dispersión de Rayleigh se ha convertido en la corriente principal de la teoría del "cielo azul". Aunque la teoría del azul de Rayleigh tuvo éxito, su suposición de una distribución aleatoria de las moléculas también estaba bien fundada.
Pero Rayleigh esencialmente asumió que el aire es el llamado gas ideal, lo cual es una debilidad pequeña pero no despreciable. Porque el aire no es un gas ideal. En 1910, Einstein finalmente resolvió este problema. Einstein utilizó su recientemente desarrollada teoría termodinámica estadística de la entropía (una medida del caos) para demostrar que incluso el aire más puro fluctúa. Las fluctuaciones de densidad del aire también pueden dispersarse, y la luz azul se dispersa fácilmente. La dispersión de las fluctuaciones de densidad es suficiente para producir el cielo azul que vemos. Si el aire fuera un gas ideal, los resultados de Einstein serían los mismos que los de Rayleigh.
Entonces, en pocas palabras, la causa del cielo azul es: "Hay 'impurezas' indelebles en el aire, que son las fluctuaciones del aire mismo. La dispersión de la luz solar por las fluctuaciones de densidad forma el cielo azul."
p>