พระอาทิตย์ตกที่ล่าช้า• Hayk Hakobyan •งานวิทยาศาสตร์ยอดนิยมเรื่อง "Elements" •ฟิสิกส์

พระอาทิตย์ตกที่ล่าช้า

งาน

ถ้าทุกๆบรรยากาศบนโลกจางหายไปทันทีทันใดดวงอาทิตย์ในวันที่แปลกใหม่นี้จะไปไกลกว่าขอบฟ้าเร็วกว่าที่ควรจะเป็น นั่นคือเนื่องจากบรรยากาศเราเห็นพระอาทิตย์ตกที่มีความล่าช้าบางอย่าง ความจริงแล้วรังสีของแสงจะหักเหในชั้นบรรยากาศเนื่องจากชั้นของมันมีความสูงต่างกันเล็กน้อยในคุณสมบัติทางแสงจากแต่ละอื่น ๆ (ดูแผนภาพ) เวลาสูงสุดคืออะไร อาจทำให้ดวงอาทิตย์ตกล่าช้าเพราะเหตุนี้ เพื่อให้เรียบง่ายสมมติว่าบรรยากาศประกอบด้วยชั้นทรงกลมเดียวที่มีดัชนีการหักเหอย่างต่อเนื่อง n = 1,0003.

มะเดื่อ 1


ช่วย

ภาพแสดงให้เห็นการหักเหของแสงอาทิตย์เมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ถ้าสังเกตการณ์อยู่ที่จุด A ลำแสงหักเห BA จะมาหาเขา ดังนั้นมันจะดูเหมือนกับเขาว่าดวงอาทิตย์อยู่ที่จุด S *

มะเดื่อ 2


การตัดสิน

ดังที่เห็นได้จากรูปในคำแนะนำในตอนสุดท้ายก่อนที่ดวงอาทิตย์จะหลบซ่อนจากมุมมอง (ในขณะที่ผู้สังเกตการณ์ยืนอยู่ที่จุด A เห็นดวงอาทิตย์ ณ จุด S *) แสงที่แท้จริงจากดวงอาทิตย์ (ลำแสง SB) ตกลงไปที่มุมขวา ไปยัง EB ปกติ (จุด E เป็นศูนย์กลางของโลก)

กฎการหักเหในกรณีนี้ถูกเขียนขึ้นเมื่อ:

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

ที่ไหน n – ดัชนีหักเหของบรรยากาศ

ถ้าบรรยากาศขาดหายไปพระอาทิตย์ (ในสถานการณ์ที่ปรากฎในรูปจากคำแนะนำ) จะสังเกตเห็นผู้สังเกตการณ์คนอื่น ๆ ที่อยู่บนโลกที่จุด B ดังนั้นเวลาที่ล่าช้าคือเวลาที่โลกต้องหันผ่านมุมδ = 90 ° – β (ตั้งแต่∠BAE = 90 °)

จากสมการแรกเราพบว่าβ≈ 88.6 °และดังนั้นδ≈ 1.4 °

ในระหว่างวันโลกจะหมุนได้เต็มรูปแบบ (360 องศา) และในหนึ่งนาทีจะหมุนได้หนึ่งในสี่ขององศา ดังนั้นที่มุมของδโลกจะเปลี่ยนเป็นเวลาประมาณ 5.6 นาที นี่คือความล่าช้าที่ต้องการของพระอาทิตย์ตกเนื่องจากบรรยากาศ


เล่ม

ในความเป็นจริงบรรยากาศไม่ใช่ชั้นสม่ำเสมอที่มีดัชนีการหักเหอย่างต่อเนื่อง (ค่า 1,0003 ที่เลือกในงานใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์ของอากาศแห้งในระดับมหาสมุทร) แต่หลายชั้นวางซ้อนทับกันโดยมีค่าสัมประสิทธิ์แตกต่างกันเล็กน้อย ความแตกต่างดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากความสูงที่แตกต่างกันในชั้นอากาศในบรรยากาศมีองค์ประกอบและความหนาแน่นแตกต่างกัน ดังนั้นในความเป็นจริงการหน่วงเวลาดวงอาทิตย์ตกประมาณ 2 นาที รุ่งอรุณด้วยเหตุผลเดียวกันเกิดขึ้น 2 นาทีก่อนหน้านี้และทำให้ "วัน" ใช้เวลา 4 นาทีนานกว่าเมื่อเทียบกับโลกสมมุติไม่มีบรรยากาศ

ความล่าช้าอยู่ไกลจากการปรากฏการณ์เฉพาะของผลกระทบจากบรรยากาศในช่วงพระอาทิตย์ตกตัวอย่างเช่นก่อนพระอาทิตย์ตกดวงอาทิตย์จะแบนลงเล็กน้อยในแนวตั้ง (รูปที่ 3) นี่คือความจริงที่ว่าแสงจากขอบล่างของดวงอาทิตย์จะหักเหเล็กน้อยกว่าแสงจากขอบด้านบนดังนั้นตำแหน่งที่ชัดเจนของขอบล่างจะสูงขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับด้านบนที่ควรจะเป็น

มะเดื่อ 3 รอบพระอาทิตย์ตกเต็มดวงในทะเลทรายโมฮาวี ในสองเฟรมแรกเห็นได้ชัดว่าดิสก์สุริยคติเป็นแนวราบเล็กน้อย ภาพจาก en.wikipedia.org

บรรยากาศยังเป็นตัวกำหนดสีแดงของพระอาทิตย์ตก และผลกระทบทางกายภาพเช่นเดียวกับที่ "ทำให้" พระอาทิตย์ตกดินเป็นสีแดง "ทำให้" ฟ้าในเวลากลางวัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกระเจิงของเรย์เลห์: การกระเจิงของแสงโดยอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นหลายเท่าของแสง

ลักษณะของโมเลกุลอากาศและไอน้ำ (<1 nm) ในบรรยากาศมีค่าน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ (~ 380-780 nm) นั่นคือพฤติกรรมของแสงแดดได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์โดยการกระเจิงของ Rayleigh ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 4 ไฟสีฟ้าจะกระจายไป 2-3 ครั้งดีกว่าสีแดง ดังนั้นในช่วงบ่ายท้องฟ้าดูเป็นสีฟ้าเมื่อเราเห็นสีฟ้ากระจายอยู่ในจุดต่างๆของบรรยากาศในขณะที่สีแดงแทบจะไม่มีการกระเจิงจากดวงอาทิตย์ในทางตรงกันข้ามเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้กับขอบฟ้าเราจะเห็นได้เฉพาะแสงที่กระจัดกระจายอย่างอ่อน (สีแดง) ในขณะที่องค์ประกอบสีฟ้าเกือบหมดสิ้น

มะเดื่อ 4 เปอร์เซ็นต์ของแสงกระจัดกระจายในการกระจายตัวของเรย์เลห์ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น รูปภาพจาก ru.wikipedia.org

มีปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งคือตอนพระอาทิตย์ตกดิน – ไฟเขียว (บางครั้งเรียกว่ารังสีเอกซ์) แฟลชนี้เกิดขึ้นในช่วงวินาทีสุดท้ายก่อนที่ดวงอาทิตย์จะไปไกลกว่าขอบฟ้า: แสงสีเขียวจะมองเห็นได้ชั่วขณะหนึ่ง แต่ทำไมเขาถึงเป็นสีเขียว? หนึ่งยังคงสามารถเข้าใจได้ถ้าแฟลชเป็นสีน้ำเงิน: แสงสีฟ้าหักเหมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และจะเห็นได้ว่า ที่นี่ทุกอย่างถูกอธิบายโดยการรวมกันของผลกระทบที่กล่าวถึงการหักเหและการระเหย Rayleigh: สีฟ้าจะกระจายตัวมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านชั้นหนาของบรรยากาศที่ขอบฟ้า แต่สีเขียวมีอยู่แล้วค่อนข้างหักเหอย่างรุนแรง แต่ไม่สลายตัวเพียงพอ

มะเดื่อ 5 แสงสีเขียวที่พระอาทิตย์ตก คุณสามารถชมปรากฏการณ์นี้เวลาพระอาทิตย์ตกหรือตอนพระอาทิตย์ขึ้นถ้าพระอาทิตย์ตกดินเหนือขอบฟ้าที่เปิดโล่งและอากาศสะอาดการที่ตาเปล่ามองเห็นแสงแฟลชค่อนข้างยากเพราะดวงอาทิตย์แม้ในเวลาพระอาทิตย์ตกจะสว่างมาก ภาพจาก en.wikipedia.org


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

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