Цвет света от солнца до земли

За сколько свет доходит от Солнца до Земли

Многие думают, что центральная звезда нашей галактики просто светит, и ее лучи распространяются мгновенно, но это не так. Как рассчитать, сколько времени идет свет от Солнца до Земли, почему в разное время года это значение будет отличаться — факты, которые будут интересны не только детям, но и взрослым.

Каким образом светит Солнце

Солнечный свет, согревающий своими лучами все живое на Земле — это результат сложных химических реакций. Солнце — это большой раскаленный шар. Он имеет несколько слоев из водорода и гелия толщиной сотни тысяч километров. Температура на поверхности звезды равна 6000 Кельвинов или 5726,85°С. У ядра, где рождается солнечный свет, этот показатель намного выше — 15 млн °К.

При такой температуре и давлении непрерывно происходит реакция термоядерного синтеза внутри ядра: 4 атома водорода сливаются в ядро гелия. Это повторяется бесконечное количество раз. В одну секунду в результате такого синтеза 600 млн т водорода становятся гелием. И каждые 70 тыс. лет солнце преобразовывает водород в количестве, равном массе Земли.

В результате термоядерного синтеза высвобождается большое количество энергии в виде фотонов — безмассовых частиц, которые существуют, только двигаясь со скоростью света. За время своей жизни фотон миллионы раз испускается и поглощается молекулами газа.

Интересный факт: чтобы от ядра Солнца добраться до поверхности, фотону потребуется 200 тысяч лет.

Сколько идет свет от Солнца до Земли

Чтобы рассчитать время, за которое луч света доходит до Земли, нужно знать расстояние между нашей планетой и светилом, а также скорость света. Первые попытки вычислить путь, которые ежедневно преодолевает бесконечное количество фотонов, были сделаны в конце XVII в. Учеными того времени была получена цифра — 139 млн км, но она была неточной.

Позже были произведены более точные расчеты, по которым расстояние от Солнца до Земли равно 150 млн км. Хоть эта величина принята за константу и называется астрономической единицей, но наша планета движется по вытянутой эллиптической орбите, поэтому расстояние между двумя небесными телами изменяется. В январе оно сокращается до 147 млн км (перигелий), а в июле километраж максимальный — 152 млн км (афелий).

Время, необходимое на преодоление солнечными лучами расстояния до Земли на разных отрезках орбиты нашей планеты, приведено в нижеследующей таблице:

Таким образом, в любое время года солнечный свет достигает Земли за 8 минут и 3-25 секунд. Если бы вдруг Солнце погасло, то земляне узнали бы это, спустя указанное время.

Интересно: солнечное излучение способно проникать вглубь океана на 85 метров, а проходя через различные вещества, оно может замедляться или преломляться, фокусируясь в одной точке.

За какое время свет достигает Земли от других объектов

Для определения расстояния между различными объектами в космосе в астрономии используется такая величина, как световой год. Этот показатель равен пути, который проходит свет в космическом пространстве за стандартный земной год. В количественном измерении световой год составляет 9 460 730 472 580 800 м или больше 63 тыс. астрономических единиц.

Время, за которое фотоны солнечного света будут лететь до следующих объектов во вселенной, будет равно:

• для самой дальней от Солнца планеты Плутона фотоны — 5 часов;
• для самой дальней точки нашей системы, облака астероидов и обломков Оорта — целых 1,5 года;
• для ближайшей к Земле яркой звезды Проксима Центавра — 4 года.

Расстояние между Луной и Землей свет преодолеет за 1,2 секунды, с такой же скоростью распространяются и радиоволны. Это создает трудности в управлении космическими аппаратами (например, «Луноходом»), поскольку сигнал приходит и уходит с задержкой.

Свет распространяется не мгновенно. Это является причиной того, что многие космические явления можно наблюдать с большой задержкой. Так, яркая Полярная звезда расположена от Земли на удалении в 400 световых лет. Ее лучи, которые можно наблюдать сейчас, были посланы еще во времена Колумба.

Источник

Свет и цвета

Свет – это форма энергии. Распространяется он в виде волн (см статью «Волны«) и, подобно морским волнам, может отражаться от препятствий или преломляться. Более 300 лет назад английский физик Исаак Ньютон обнаружил, что белый свет – это смесь лучей всех цветов радуги. Ювелиры гранят алмазы так, чтобы большая часть света отражалась от одной грани. Поэтому алмазы сверкают.

Если тело, будь то Солнце или лампочка, излучает свет, его называют светящимся. Большинство тел не светятся, и мы видим их только потому, что они отражают свет, порожденный светящимся телом. Одни тела светятся более ярко, другие менее. Меру яркости называют силой света. Чем дальше от нас светящийся объект, тем меньше сила света, из-за расхождения световых волн в пространстве. Свет фонарика распространяется дальше, чем свет свечи, и сила его больше. Как всякие волны, свет переносит энергию от ее источника в пространство. Главный источник света на Земле — Солнце (читайте подробнее об этом в статье «Воздействие Солнца на Землю«). Световые волны являются поперечными. В них происходит много миллионов колебаний в секунду, и эти колебания всегда направлены под прямым углом к лучу. Вещество, в котором распространяется свет – воздух, вода, стекло, — называется средой. При прохождении светового луча среда не изменяется. В безвоздушном пространстве свет распространяется со скоростью 300 000 км/с. Свет Солнца доходит до Земли примерно за 8 минут.

Отражение и преломление

В однородной среде свет распространяет­ся прямолинейно, но при изменении свойств среды может изменить направление. Некоторые вещества отражают свет, т.е. луч отскакивает от поверхности объекта. От блестящих и гладких поверхностей свет отражается под тем же углом, под ко­торым падает. Шероховатые поверхности отражают свет под разными углами и тем самым рассеивают его. Изображение, возникающее на поверхности, от которой отражается свет, называют мнимым, поскольку глаз видит не сам объект, а только воспринимает отраженные световые волны. Преломление происходит в том случае, когда световой луч изменяет направление, переходя из одной среды в другую. Так, вода плотнее воздуха, поэтому при переходе света между ними меняется его скорость, а по­тому и направление. Именно поэтому объекты, находящиеся под водой, кажутся нам искаженными или изломанными.

Большинство твердых тел не прозрачны и образуют тени. Тени помогают нам определять форму предметов и расстояние до них. Некоторые животные имеют защитную окраску, т.е. сочетание света и тени делает их незаметными. Тени обычно образуются у основания твердых тел. Кожа газели на брюхе светлее, чем на спине. Со стороны кажется, что у газели нет тени, поэтому ее непросто заметить. Вещества, пропускающие свет частично, называют полупрозрачными. Прозрачные вещества — это те, через которые свет проходит без потерь. Твердые вещества, не пропускающие свет, непрозрачны. Они отбрасывают тени двух видов. Полные тени лежат на участках, до которых свет не добрался вовсе. Там, куда свет частично попал, лежат полутени. Чем меньше источник света, тем больше он создает полной тени и меньше — полутени.

Белый свет состоит из семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового. Как правило, цвета смешиваются и в чистом виде не встречаются. Каждому цвету соответствует своя длина волны и чистота. При переходе из среды в среду волны разных цветов преломляются по-разному. Из-за этого свет разлагается на цвета спектра. Фиолетовый цвет преломляется сильнее всего, так как у него наименьшая длина волны. Небо представляется нам голубым потому, что в атмосфере много частичек пыли, свет отражается от них и рассеивается, и волны голубого цвета рассеиваются сильнее других. На закате свету приходиться преодолевать более толстый слой атмосферы. Голубая часть спектра рассеивается так сильно, что ближайшая к Солнцу часть неба уже не кажется голубой.

Радуга возникает при преломлении солнечного света в мельчайших капельках воды, оставшихся в воздухе после дождя. Каждая капелька преломляет свет как крохотная призма и раскладывает свет на цвета. Исаак Ньютон (1642-1727), английский физик и математик, первым обнаружил, что при прохождении через призму свет разлагается в спектре. Мы считаем, что тело имеет определенный цвет потому, что оно отражает только волны данной части спектра. Во всех окрашенных предметах и красках есть пигменты, т.е. вещества, поглощающие одни цвета и отражающие другие. Цветок выглядит красным пото­му, что он отражает красные лучи и поглощает волны прочих частей спектра. Белые предметы отражают лучи всего спектра, а черные почти весь свет поглощают. Белые предметы отражают свет и тепло лучше, чем чёрные, поэтому в белой одежде прохладнее, чем в чёрной. Синяя бутылка отражает только синие волны и поглощает остальные.

Основные цвета

Почти все возможные цвета получаются при смешивании основных. Для света и красок основные цвета разные. Основные цвета света – красный, зеленый и голубой. При смешивании двух из них возникают так называемый вторичный цвет. Краски, в отличии от света, не могут обладать чистым цветом, поэтому основные цвета у них другие. Основные цвета красок: анилиновый (красный), желтый и лазурный (ярко-синий). Для цветной печати используют клише, составленные из анилиновых, желтых, лазурных, черных точек. На этом основан принцип четырехкрасочной печати. Посмотрите на любую картинку в книге через увеличительное стекло, и вы увидите, что цветное изображение состоит из точек.

Лазеры

Лазерный луч – это тонкий световой пучок чистого цвета. В отличии от обычного цвета он не расширяется и остается сфокусированным при удалении от источника. Лазер – очень тонкий инструмент. Его можно использовать для тонких работ, например, в микрохирургии. Лазеры так же режут металл, измеряют очень малые и очень большие расстояния, обеспечивают телефонную связь, центрируют трубы перед сваркой, «читают» штрих-коды . Лазерный луч может прорезать лист металла.

Флуоресценция

Флуоресцентные вещества поглощают энергию в виде электрических волн или ультрафиолетовых лучей и преобразуют её в яркий свет. Они широко используются в рекламе и в производстве красок, так как с их добавкой краски как бы светятся. Некоторые стиральные порошки содержат флуоресцентные добавки, превращающие ультрафиолетовые лучи в синие. От этого белые вещи выглядят ещё белее. Люминесцентные лампы – это трубки, наполненные газом, например неоном. Когда электрический ток проходит по трубке, электроны атомов газа получают дополнительную энергию, которая превращается в световую. Разные газы дают свет разных оттенков.

Источник

Как свет идет от Солнца до Земли

Эта огненная сфера слишком яркая для невооруженного глаза. Но если заглянуть в нее глубже, можно увидеть истинную природу Солнца. Этот гигантский шар из раскаленного газа — самый крупный объект солнечной системы. Солнце вырабатывает тепло и свет. Это источник энергии для жизни на Земле. Глубоко в недрах Солнца происходит постоянно ядерная реакция. Наша звезда опасна, но без нее нам не жить. Ни один из аспектов жизни не продолжился бы без Солнца.

Свет – одна из фундаментальных составляющих нашей вселенной, основополагающая часть всего сущего. Это явление не только самое важное, но и самое быстрое в космосе. Скорость света достигает 300000 км/с. Поскольку расстояние до Солнца около 150 млн. км, то свет достигает Земли примерно за 8 мин. Но эти 8 мин, всего лишь заключительный бросок в его путешествии. Пройдет около миллиона лет, прежде чем свет покинет внутреннюю суровую среду Солнца. А это значит, что свет, который люди видят на Земле сейчас, был произведен задолго до того, как человеческая цивилизация появилась.

Солнце имеет несколько слоев тяжелого газа толщиной в сотни тысяч километров. А в его центре находится ядро, рождающее солнечный свет. И рождает его одна из самых разрушительных реакций во вселенной – ядерный синтез (преобразование водорода в гелий). Если соединить два атома водорода, произойдет реакция и получится гелий. Звучит вроде просто, но это не так. На деле не просто соединить два атома, потому что два протона имеют одинаково положительный заряд и поэтому отталкиваются друг от друга. Протоны не любят приближаться друг к другу. Для их слияния требуется очень большая энергия, а это происходит очень редко. Соединение протонов задействует огромные объемы тепла и давления, которые производит гравитация.

Солнце содержит около 99,8% материи всей солнечной системы, и вся эта масса скрепляет слои Солнца с помощью мощнейшей гравитационной силы. Гравитация помогает атомам водорода соединиться и так происходит ядерный синтез. В этом ядерном реакторе атомы водорода соединяются «бесконечное» число раз в секунду. Некоторые столкновения настолько сильные, что атомы сливаются, выпуская энергию. Но что удивительно она невероятно слаба. Во время синтеза в энергию превращается менее 1% протонов, этого мало даже для двигателя автомобиля. И эту энергию рождает лишь синтез. Большинство протонов, сталкиваясь не синтезируются. Это позволяет Солнцу прожить еще 10 миллиардов лет.

Путь мельчайшей частицы света – фотона, начинается в раскаленном ядре Солнца. Зародившись в форме гамма-луча фотон, вылетает из солнечного ядра со скоростью света. Если бы для него не было препятствий, с такой скоростью он бы пробил поверхность Солнца за 2 секунды. Солнце настолько плотное, что для того чтобы пробиться сквозь его слои различного газа наружу, лучу требуется 100 тыс., если не миллионы лет. Покинув солнечное ядро, новорожденный фотон пробирается сквозь густой слой атомов водорода. Толщина этого слоя более 600 тыс. км. Фотону потребуется 100 лет, чтобы преодолеть его. После этого начинается прорыв через плазму Солнца, которая тянется на 320 тыс. км. Она имеет электрический заряд, препятствующий продвижению фотонов. Ее частицы удерживают фотон на долю секунды, потом отпускают его и тот сталкивается с другими частицами плазмы. Все эти процессы длятся тысячи и даже миллионы лет, пока, наконец, фотон не вырывается наружу и не продолжает свой путь до Земли или других уголков вселенной.

Источник