LABORATORIO CIENTÍFICO INFANTIL
¿Por qué el cielo es azul?. Laboratorio de ciencias para niños Directorio / Laboratorio de ciencias para niños En un día claro y soleado, el cielo sobre nosotros se ve azul brillante. Por la tarde, la puesta de sol tiñe el cielo de rojos, rosas y naranjas. ¿Por qué el cielo es azul? ¿Qué hace que una puesta de sol sea roja? Para responder a estas preguntas, necesitas saber qué es la luz y en qué consiste la atmósfera de la Tierra. Ambiente La atmósfera es la mezcla de gases y otras partículas que rodean la tierra. Básicamente, la atmósfera consiste en nitrógeno gaseoso (78%) y oxígeno (21%). El gas argón y el agua (en forma de vapor, gotas y cristales de hielo) son los siguientes más abundantes en la atmósfera, sus concentraciones no superan el 0,93 % y el 0,001 %, respectivamente. La atmósfera de la Tierra también contiene pequeñas cantidades de otros gases, así como las partículas más pequeñas de polvo, hollín, cenizas, polen y sal que ingresan a la atmósfera desde los océanos. La composición de la atmósfera varía dentro de pequeños límites según el lugar, el clima, etc. La concentración de agua en la atmósfera aumenta durante las tormentas torrenciales, así como cerca del océano. Los volcanes son capaces de arrojar grandes cantidades de ceniza a la atmósfera. La contaminación tecnogénica también puede agregar varios gases o polvo y hollín a la composición habitual de la atmósfera. La densidad atmosférica a baja altitud cerca de la superficie de la Tierra es la más alta, con el aumento de la altitud disminuye gradualmente. No existe un límite claro entre la atmósfera y el espacio. Ondas de luz La luz es una forma de energía que es transportada por ondas. Además de la luz, las ondas transportan otros tipos de energía, por ejemplo, una onda de sonido es una vibración del aire. Una onda de luz es una oscilación de campos eléctricos y magnéticos, este rango se llama espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas se propagan a través del espacio sin aire a una velocidad de 299,792 km/s. La velocidad de propagación de estas ondas se llama velocidad de la luz.
La energía de radiación depende de la longitud de onda y de su frecuencia. La longitud de onda es la distancia entre los dos picos (o valles) más cercanos de una onda. La frecuencia de onda es el número de oscilaciones de onda por segundo. Cuanto más larga es la onda, menor es su frecuencia y menos energía transporta. colores claros visibles La luz visible es la parte del espectro electromagnético que podemos ver con nuestros ojos. La luz que emite el Sol o una lámpara incandescente puede ser blanca, pero en realidad es una mezcla de diferentes colores. Puedes ver los diferentes colores del espectro visible de la luz descomponiéndolo en sus componentes usando un prisma. Este espectro también se puede observar en el cielo en forma de arco iris, que se produce debido a la refracción de la luz del Sol en las gotas de agua, actuando como un prisma gigante.
Los colores del espectro se mezclan, moviéndose continuamente unos a otros. En un extremo del espectro está el rojo o el naranja. Estos colores se desvanecen en amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Los colores tienen diferentes longitudes de onda, diferentes frecuencias y diferentes energías. Propagación de la luz en el aire. La luz viaja a través del espacio en línea recta siempre que no haya obstáculos en su camino. Cuando una onda de luz ingresa a la atmósfera, la luz continúa propagándose en línea recta hasta que las moléculas de polvo o gas se interponen en su camino. En este caso, lo que le suceda a la luz dependerá de su longitud de onda y del tamaño de las partículas en su camino. Las partículas de polvo y las gotas de agua son mucho más grandes que la longitud de onda de la luz visible. La luz se refleja en diferentes direcciones cuando choca con estas partículas grandes. Estas partículas reflejan por igual los diferentes colores de la luz visible. La luz reflejada parece blanca porque todavía contiene los mismos colores que tenía antes de ser reflejada. Las moléculas de gas son más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible. Si una onda de luz choca con ellos, el resultado de la colisión puede ser diferente. Cuando la luz choca con una molécula de cualquier gas, parte de ella es absorbida. Un poco más tarde, la molécula comienza a emitir luz en diferentes direcciones. El color de la luz emitida es el mismo color que fue absorbida. Pero los colores de diferentes longitudes de onda se absorben de manera diferente. Todos los colores se pueden absorber, pero las frecuencias más altas (azul) se absorben mucho más que las frecuencias más bajas (rojo). Este proceso se llama dispersión de Rayleigh, en honor al físico británico John Rayleigh, quien descubrió este fenómeno de dispersión en la década de 1870. ¿Porque el cielo es azul? El cielo es azul debido a la dispersión de Rayleigh. A medida que la luz viaja a través de la atmósfera, la mayoría de las longitudes de onda largas del espectro óptico pasan sin cambios. Solo una pequeña parte de los colores rojo, naranja y amarillo interactúan con el aire. Sin embargo, muchas longitudes de onda de luz más cortas son absorbidas por las moléculas de gas. Después de la absorción, el color azul se emite en todas las direcciones. Está esparcido por todo el cielo. En cualquier dirección que mires, parte de esta luz azul dispersa llega al observador. Dado que la luz azul es visible en todas partes, el cielo se ve azul.
Si miras hacia el horizonte, el cielo tendrá un tono más pálido. Esto es el resultado del hecho de que la luz viaja una mayor distancia en la atmósfera hacia el observador. La luz dispersada es nuevamente dispersada por la atmósfera, y llega menos azul al ojo del observador. Por lo tanto, el color del cielo cerca del horizonte parece más pálido o incluso completamente blanco.
Cielo negro y sol blanco Desde la Tierra, el Sol aparece amarillo. Si estuviéramos en el espacio o en la Luna, el Sol nos parecería blanco. No hay atmósfera en el espacio que disperse la luz del sol. En la Tierra, algunas de las longitudes de onda cortas de la luz solar (azul y violeta) son absorbidas por dispersión. El resto del espectro se ve amarillo. Además, en el espacio, el cielo se ve oscuro o negro en lugar de azul. Este es el resultado de la ausencia de una atmósfera, por lo que la luz no se dispersa de ninguna manera.
¿Por qué la puesta de sol es roja? A medida que el sol se pone, la luz del sol tiene que viajar una mayor distancia en la atmósfera para llegar al observador, por lo que la atmósfera refleja y dispersa más luz solar. Dado que llega menos luz directa al observador, el Sol parece menos brillante. El color del Sol también parece ser diferente, desde el naranja hasta el rojo. Esto se debe al hecho de que se dispersan aún más colores de longitud de onda corta, azules y verdes. Solo quedan los componentes de longitud de onda larga del espectro óptico, que llegan a los ojos del observador.
El cielo alrededor del sol poniente se puede pintar en diferentes colores. El cielo es más hermoso cuando el aire contiene muchas partículas pequeñas de polvo o agua. Estas partículas reflejan la luz en todas las direcciones. En este caso, se dispersan ondas de luz más cortas. El observador ve rayos de luz de longitudes de onda más largas, por lo que el cielo aparece rojo, rosa o naranja. Más sobre el ambiente ¿Qué es la atmósfera? La atmósfera es una mezcla de gases y otras sustancias que rodean la Tierra, en forma de una fina capa, en su mayoría transparente. La atmósfera se mantiene en su lugar por la gravedad de la Tierra. Los principales componentes de la atmósfera son nitrógeno (78,09%), oxígeno (20,95%), argón (0,93%) y dióxido de carbono (0.03%). La atmósfera también contiene pequeñas cantidades de agua (en diferentes lugares su concentración oscila entre el 0% y el 4%), partículas sólidas, gases neón, helio, metano, hidrógeno, criptón, ozono y xenón. La ciencia que estudia la atmósfera se llama meteorología. La vida en la Tierra no sería posible sin la presencia de una atmósfera que suministre el oxígeno que necesitamos para respirar. Además, la atmósfera realiza otra función importante: iguala la temperatura en todo el planeta. Si no hubiera atmósfera, entonces en algunos lugares del planeta podría haber un calor sofocante, y en otros lugares sería extremadamente frío, el rango de temperatura podría oscilar entre -170 °C por la noche y +120 °C durante el día. La atmósfera también nos protege de las radiaciones dañinas del Sol y del espacio, absorbiéndolas y dispersándolas. De la cantidad total de energía solar que llega a la Tierra, aproximadamente el 30% es reflejada por las nubes y la superficie terrestre de regreso al espacio. La atmósfera absorbe aproximadamente el 19% de la radiación solar, y sólo el 51% es absorbido por la superficie terrestre. El aire tiene peso, aunque no nos demos cuenta, y no sintamos la presión de la columna de aire. Al nivel del mar, esta presión es de una atmósfera, o 760 mmHg (1013 milibares o 101,3 kPa). A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye rápidamente. La presión cae por un factor de 10 por cada 16 km de altitud. Esto significa que a una presión de 1 atmósfera al nivel del mar, a una altitud de 16 km, la presión será de 0,1 atm, ya una altitud de 32 km - 0,01 atm. La densidad de la atmósfera en sus capas más bajas es de 1,2 kg/m3. Cada centímetro cúbico de aire contiene aproximadamente 2,7 * 1019 moléculas. A nivel del suelo, cada molécula viaja a unos 1600 km/h, mientras choca con otras moléculas a una velocidad de 5 millones de veces por segundo. La densidad del aire también cae rápidamente con la altitud. A una altura de 3 km, la densidad del aire disminuye en un 30%. Las personas que viven cerca del nivel del mar experimentan problemas respiratorios temporales cuando se elevan a esta altitud. La altitud más alta a la que la gente vive permanentemente es de 4 km. La estructura de la atmósfera. La atmósfera se compone de diferentes capas, la división en estas capas se produce según su temperatura, composición molecular y propiedades eléctricas. Estas capas no tienen límites pronunciados, cambian estacionalmente y, además, sus parámetros cambian en diferentes latitudes.
Separación de la atmósfera en capas según su composición molecular
heterosfera
Separación de la atmósfera en capas en función de sus propiedades eléctricas. Atmósfera neutra
Ionosfera
Magnetosfera es la parte superior de la ionosfera, se extiende hasta unos 70000 km, esta altura depende de la intensidad del viento solar. La magnetosfera nos protege de las partículas cargadas de alta energía del viento solar manteniéndolas en el campo magnético de la Tierra. Separación de la atmósfera en capas en función de sus temperaturas. La altura del límite superior de la troposfera depende de las estaciones y la latitud. Se extiende desde la superficie terrestre hasta una altura de unos 16 km en el ecuador y hasta una altura de 9 km en los polos norte y sur. El prefijo "tropo" significa cambio. El cambio en los parámetros de la troposfera ocurre debido a las condiciones climáticas, por ejemplo, debido al movimiento de los frentes atmosféricos. A medida que aumenta la altitud, la temperatura desciende. El aire caliente sube, luego se enfría y desciende de nuevo a la Tierra. Este proceso se llama convección, se produce como resultado del movimiento de masas de aire. Los vientos en esta capa soplan principalmente verticalmente. Esta capa contiene más moléculas que todas las demás capas combinadas. Estratosfera - Se extiende aproximadamente desde una altura de 11 km hasta 50 km.
Mesosfera - se extiende a altitudes de unos 100 km.
Exosfera - se extiende por cientos de kilómetros más allá de la termosfera, pasando gradualmente al espacio exterior.
Experimentos con la luz El primer experimento: descomposición de la luz en un espectro. Para este experimento necesitarás:
Cómo realizar un experimento:
Qué está pasando: El agua y el espejo actúan como un prisma, dividiendo la luz en su espectro de colores. Esto sucede porque los rayos de luz que pasan de un medio (aire) a otro (agua) cambian su velocidad y dirección. Este fenómeno se llama refracción. Los diferentes colores se refractan de manera diferente, los rayos violetas se desaceleran más y cambian su dirección con más fuerza. Los rayos rojos se ralentizan y cambian de dirección en menor medida. La luz se divide en sus colores componentes y podemos ver el espectro. Modelando el cielo en un tarro de cristal Materiales necesarios para el experimento:
Realización de un experimento:
Lo que sucede en este experimento es que pequeñas partículas de leche suspendidas en agua dispersan la luz proveniente de una linterna de la misma manera que las partículas y moléculas en el aire dispersan la luz del sol. Cuando el vaso se ilumina desde arriba, el agua aparece azulada debido al hecho de que el color azul se dispersa en todas las direcciones. Cuando miras directamente la luz a través del agua, la linterna aparece roja, ya que algunos de los rayos azules se han eliminado debido a la dispersión de la luz. mezcla de colores Se necesita:
Cómo realizar un experimento:
Explicación del fenómeno visto: los colores que pintan los sectores del disco son los componentes principales de los colores de la luz blanca. Cuando el disco gira lo suficientemente rápido, los colores parecen mezclarse y el disco se ve blanco. Intenta experimentar con otras combinaciones de colores. Publicación: the-mostly.ru Recomendamos artículos interesantes. sección Laboratorio de ciencias para niños: ▪ Lucha contra la fuerza centrífuga Ver otros artículos sección Laboratorio de ciencias para niños. Lee y escribe útil comentarios sobre este artículo. Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica: El ruido del tráfico retrasa el crecimiento de los polluelos
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