बहुत अधिक ऊंचाई पर उड़ रहे यात्रियों को आकाश काला क्यों दिखाई देता है?

Question

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The correct answer is A: ऐसी ऊंचाइयों पर प्रकाश का प्रकीर्णन (scattering) प्रमुख नहीं होता है।. पृथ्वी के वायुमंडल में मौजूद कणों द्वारा सूर्य के प्रकाश के रेले प्रकीर्णन (Rayleigh scattering) के कारण आकाश नीला दिखाई देता है। बहुत अधिक ऊंचाई पर, वायु के अणुओं का घनत्व काफी कम हो जाता है, जिससे सूर्य के प्रकाश का प्रकीर्णन नगण्य हो जाता है और आकाश काला दिखाई देने लगता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
पृथ्वी के वायुमंडल में मौजूद कणों द्वारा सूर्य के प्रकाश के रेले प्रकीर्णन (Rayleigh scattering) के कारण आकाश नीला दिखाई देता है। बहुत अधिक ऊंचाई पर, वायु के अणुओं का घनत्व काफी कम हो जाता है, जिससे सूर्य के प्रकाश का प्रकीर्णन नगण्य हो जाता है और आकाश काला दिखाई देने लगता है।

Working Principle: रेले के नियम के अनुसार, प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता $I$, तरंगदैर्ध्य $\lambda$ की चौथी घात के व्युत्क्रमानुपाती होती है। जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, प्रकीर्णन करने वाले कणों (वायु के अणु और धूल) की संख्या तेजी से घटती है, जिसका अर्थ है कि दर्शक की आंखों की ओर प्रकाश की छोटी तरंगदैर्ध्य (नीला) को प्रकीर्णित करने के लिए कम कण उपलब्ध होते हैं।

Key Formulas: $I \propto \frac{1}{\lambda^4}$ — रेले प्रकीर्णन तीव्रता का नियम, जहाँ $I$ तीव्रता है और $\lambda$ तरंगदैर्ध्य है।

Key Points: प्रकीर्णन छोटी तरंगदैर्ध्य (नीला और बैंगनी) के लिए सबसे प्रभावी होता है।; ऊंचाई के साथ वायु का घनत्व तेजी से घटता है।; प्रकीर्णन के बिना, प्रकाश एक सीधी रेखा में चलता है, जिससे पृष्ठभूमि गहरे अंतरिक्ष जैसी दिखाई देती है।

Applications: एयरोस्पेस इंजीनियरिंग डिज़ाइन; उच्च-ऊंचाई वायुमंडलीय अनुसंधान

Additional Info: वायुमंडल समुद्र तल पर सबसे घना होता है, जहाँ प्रकीर्णन अधिकतम होता है।. विकल्प B तकनीकी रूप से गलत है क्योंकि बहुत अधिक ऊंचाई (जैसे 30,000 फीट) पर भी, विमान अभी भी वायुमंडल के भीतर होते हैं, अंतरिक्ष में नहीं; हालाँकि, नीला प्रभाव पैदा करने के लिए प्रकीर्णन अपर्याप्त होता है।

Answer: A सही है — अधिक ऊंचाई पर, वायु के अणुओं की कमी के कारण सूर्य के प्रकाश का पर्याप्त प्रकीर्णन नहीं हो पाता है, जिससे आकाश का विशिष्ट नीला रंग नहीं बन पाता।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि नीले प्रकाश की तरंगदैर्ध्य कम होती है और यह लाल प्रकाश की तुलना में अधिक प्रकीर्णित होता है, यही कारण है कि आकाश नीला और सूर्यास्त लाल होता है।

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Option B: वे वायुमंडल के ऊपर होते हैं।

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Option C: प्रकाश का पथ वापस सूर्य की ओर प्रकीर्णित हो जाता है।

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Option D: उस ऊंचाई पर वायु के अणु सभी नीले प्रकाश को अवशोषित कर लेते हैं।

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