Почему трава зеленая простыми словами о сложном

4.8 (96.19%) 42 votes

Почему трава зеленая такой казалось бы простой вопрос способен поставить в тупик большинство людей. Да, все мы изучали физику в школе, но мало кто помнит, а тем более сможет объяснить почему трава и другие растения имеют зеленый цвет. Пришло время заполнить этот досадный пробел в знаниях. Читайте наш новый пост и рассказывайте своим детям об устройстве нашего мира.

Кстати, товары для сада и огорода можно приобрести

Теплыми летними днями, наслаждаясь ласковыми солнечными лучами, приятно пройтись босыми ногами по мягкой зеленой траве. Подобные прогулки дают нам не только удовольствие, но и заставляют задуматься.Один из самых логичных вопросов после такой прогулки — почему трава зеленая. Чтобы досконально разобраться, почему на нашей планете трава зеленая — для начала необходимо понять, как осуществляется процесс восприятия цветов человеческим глазом.

Чтобы узнать, почему трава зеленая – в первую очередь следует узнать, как формируются цвета предметов у человека. Любой цвет неразрывно связан со светом и напрямую от него зависит. По законам физики глаз человека видит цвет любого объекта таким, какой предмет отражает от себя. Ведь неслучайно в абсолютно темном помещении вещи даже самых ярких расцветок становятся невидимыми. Они попросту утрачивают свой цвет.

Основным естественным источником света на планете Земля является звезда по имени Солнце. Солнечный свет по своей природе неоднороден и состоит из огромного спектра оттенков. Каждый из них имеет свою длину волны. Если луч света направить на призму или линзу, то на выходе можно увидеть разложенным его на спектры (цвета). Если второй призмой (линзой) луч снова собрать воедино – опять же получаем белый цвет.

Окружающие нас предметы отталкивают цвета спектра от себя или поглощают их. Человеческий глаз воспринимает исключительно отраженные цвета. При этом, объекты отражающие все цвета – воспринимаются человеческим глазом белыми, а соответственно поглощающие все цветовые волны – черными. Не удивительно, что в одежде черных оттенков всегда жарче, чем в светлых вещах. По этой причине специальные солнечные батареи окрашивают в черный цвет. Это делается для того чтобы они поглощали максимальный объем света, который преобразуется в электричество.

Клетки травы прозрачные, но каждая из них содержит порядка ста хлоропластов, внутри которых находится особое вещество хлорофилл. Именно хлорофилл помогает растениям перерабатывать поглощенный углекислый газ в органические вещества и выделять кислород. Такой процесс называется фотосинтезом.

Упрощенно он заключается в извлечении атомов водорода из молекул воды. Эти атомы впоследствии соединяются с молекулами углекислого газа, поглощенного из воздуха.

У фотосинтеза 2 основные функции:

1. Выработка кислорода, жизненно важного для живых организмов нашей планеты.
2. Формирование защитной озоновой оболочки Земли. Эта оболочка обеспечивает заслон от агрессивных ультрафиолетовых воздействий солнечных лучей.

Возвращаясь к хлорофиллу, следует отметить его свойство поглощения всех цветов спектра за исключением зеленого. А именно такой цвет и видит человеческий глаз, созерцая траву. Ведь, по уже упомянутым ранее законам физики – человек воспринимает исключительно цвета спектра, которые отражаются от любых объектов. Таким образом, зеленый цвет травы обусловлен, присутствием в ее структуре «зеленого пигмента» хлорофилла.

Как известно, с наступлением осени трава постепенно теряет свой зеленый цвет и становится желтой. И здесь тоже работают описанные выше физические законы. Причиной изменения цвета является наличие в растениях помимо зеленого хлорофилла и других пигментов — в частности ксантофилла, который имеет желтую окраску.

В летнее время эта составляющая практически незаметна, потому что поглощается значительным количеством хлорофилла. Однако в осенний период жизнедеятельность растений постепенно приостанавливается. В следствие этого хлорофилл разрушается и в результате начинает доминировать желтый оттенок ксантофилла.

Обратите внимание, все что мы пишем для травы справедливо и для листьев деревьев. Это касается как обычных деревьев, так и , о котором мы писали ранее.

Примечательно, что в пасмурную и дождливую осень трава дольше будет оставаться зеленой, чем в солнечную и сухую погоду этой поры года. По утверждению ученых причина этого – интенсивное разрушение хлорофилла под действием лучей Солнца. Поэтому с наступлением безоблачных солнечных дней бабьего лета — вся зеленая растительность достаточно быстро превращается в желтую.

Способен дать . Даже те, у кого была пятерка , не всегда владеют всей информацией.

Самый простой ответ состоит в том, что в клетках травы содержится специальное вещество – хлорофилл, который и имеет зеленый цвет. Если немного встряхнуть извилины, можно даже вспомнить, процесс фотосинтеза, опыты с картофелем и йодом и так далее.

Что говорят ученые

Однако по-настоящему пытливые умы вряд ли успокоятся тем, что просто хлорофилл зеленый. Неизбежно возникает следующий закономерный вопрос о том, а почему все, так как оно есть. Почему именно зеленый цвет был избран природой для травы или содержащегося в ней хлорофилла.

Хлорофилл считается одним из хороших растительных компонентов многих лекарств. Научно это пока не доказано.

Однако пытливые ученые умы нашли ответ и на этот вопрос. Как известно, для процесса фотосинтеза растения, как и в том числе, поглощают солнечный свет. А это, как знают люди, хоть немного знакомые со школьным курсом физики – электромагнитное излучение, раскладывающееся на отдельные цвета, будучи пропущенное через специальную призму. То есть «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан». Мнемонический прием запоминания красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового цветов спектра.

Хлорофилл отличается особым составом, поглощая практически весть этот спектр. Кроме… зеленого. Единственный цвет, который растения (в нормальном, не завядшем состоянии) отражают и что люди видят своими глазами. Получается просто своеобразный электромагнитный оптический эффект, благодаря которому люди давно считают, что трава зеленая.

Желтая трава

В период под воздействием холода и сезонной памяти, у растений хлорофилл разрушается. В результате возникает эффект пожелтения или покраснения листьев и травы.

Это обусловлено тем, что солнечный день сокращается, растение больше не может получать достаточно электромагнитного светового излучения для нормальной жизнедеятельности.

Происходит своеобразная консервация растения до следующей весны, что предохраняет его от разрушительного действия морозов и других климатических факторов.

Несмотря на то, что зеленый - цвет травы, в мире есть много других цветов и полутонов. Не так давно ученые выяснили, что самый любимый цвет в мире – это сине-голубой.

Установлено, что слепые от рождения люди способны видеть цветные сны. Природа этого неизвестна.

Красный цвет мужчины и женщины воспринимают по-разному. Так, для сильного пола довольно трудной задачей является различие багрового, пурпурного и кораллового. Для женщин это намного проще.

Цвета могут ассоциироваться с музыкой. При грустной они серые и черные, а при веселой – желтые и оранжевые.

А ведь хороший вопрос, почему трава зелёная? Интересовал ли вас ответ на этот вопрос или вы даже не задавались тем, что вам не под силу изменить или предугадать.

Года в три-четыре каждый ребёнок задаёт такой же вопрос свои родителям. В ответ можно услышать всё, что угодно – от «не приставай, мне некогда» до научно-популярной версии о фотосинтезе и зелёном хлорофилле. Но разве это ответ? Можете ли вы объяснить себе, почему трава всё-таки зелёная – а не розовая, оранжевая или цвета индиго? Конечно, вы скажете: потому что в хлоропластах растений содержится хлор – а в кристаллической форме он зелёный. Неплохо. Ну а дальше-то что? Почему в ходе эволюции выбор пал на него, а не на периодический элемент иного цвета? Вот вам и задачка… Но в истории развития жизни на Земле не было случайностей.

Доступным языком о физике

Даже самые далёкие от точных наук люди знают, что жизнь на планете обязана своим существованием солнечным лучам. Глубоко в недрах нашей звезды происходят ядерные реакции синтеза гелия из водорода. В результате распада высвобождаются фотоны (кванты света). Они проявляют свойства волн и частиц одновременно: эти электромагнитные импульсы излучаются «порциями», однако не имеют ни массы, ни заряда. Их роль в нашей жизни куда важнее: они обеспечивают взаимодействие между электрическими зарядами элементарных частиц, составляющих атомы, затем молекулы и, наконец, клетки живого организма.

Фотоны могут жить только в движении со скоростью света в вакууме. Рождаясь в солнечном ядре, они сперва несут в себе колоссальный импульс. Но чтобы сквозь солнечную мантию пробиться к поверхности звезды, эти частицы тратят почти миллион лет! Поэтому не смотря на то, что с этого момента свет преодолевает расстояние до Земли всего за 8,3 минуты, мы наслаждаемся тёплыми лучами, которые ждали встречи с нами ещё в середины Плейстоцена.

Так вот: в целом импульс фотонов капитально уменьшается ещё до прощания с родной звездой, а при прохождении земной атмосферы кванты света уже ожидают новые препятствия. В озоновом слое фотоны сталкиваются с молекулами, из-за чего изменяются импульс и длина волн – то есть, свет разделяется на спектр (дисперсия). Самые опасные для земных обитателей длины волн озоновый слой не пропускает - включая большую часть ультрафиолета. Поэтому мы различаем цвета радуги начиная от фиолетового и заканчивая красным. Иинфракрасную длину волны мы всё ещё ощущаем как тепло, а слабое микроволновое и другие излучения нас и вовсе не беспокоят.

Каждому из видимых цветов соответствует длина волны света, которую отражают материальные объекты (все остальные им поглощаются). Казалось бы, ничего загадочного: растения используют хлорофилл, который поглощает все цвета кроме зелёного. Но всё наоборот: сначала растения сознательно выбрали цвет, а потом подобрали к нему нужный «наполнитель». Здесь нам придётся обратиться к богатому опыту агрономов и ботаников. Многочисленные опыты и исследования раскрывают некоторые секреты растений, о которых почему-то не рассказывают в школе на уроках биологии.

Фотоны и растения

Вообще для фотосинтеза подходят волны любой длины, включая невидимые нашему глазу. Современные растения приспособились использовать излучение в диапазоне от 400 (фиолетовый) до 700 нм (красный). Причём для нормального функционирования растений (рост, цветение, плодоношение, запасание полезных веществ) необходимо присутствие в спектре всех этих цветов в определённых пропорциях. Это объясняется тем, что некоторые химические реакции могут начаться при облучении вещества светом низкой или средней частоты (тёплые цвета радуги), а другим для инициирования реакции требуется свет с частотой выше определённого порогового значения (холодные цвета).

Если зелёный свет может передать достаточно большие импульсы – какой же смысл растениям от него отказываться? Однако факт есть факт: 80-90% энергии растения вырабатывают за счёт поглощения синих и красных фотонов. Синие при этом более интенсивные, зато красных – подавляющее большинство. Остальные 10-20% приходятся на другие цвета, а сам зелёный в качестве «основного наряда» был выбран, очевидно, за свою высокую проникающую способность: в то время как синий и красный почти полностью поглощаются верхними ярусами листьев, зелёный способен проникать сквозь них и «вдыхать жизнь» в нижние ярусы, какими бы густыми они ни были. Это значит, что первые водоросли, которые только выбирались на сушу, уже планировали своё дальнейшее завоевание континентов и превращение в многоярусные леса – от мхов и трав до кустарников и деревьев.

Где же гарантия, что растения просто отражают или пропускают сквозь себя большую часть зелёного света? – Её и не будет, ведь и это не совсем правда. Это всё человеческое зрение, которое нельзя назвать самым надёжным (в сравнении с некоторыми животными), даёт нам «зелёную картинку». Этот цвет мы видим однородным из-за несовершенства своего зрительного анализатора. На самом же деле это наложение световых волн разной длины – преимущественно жёлтых и синих. А как же иначе? Часть цветных пигментов (каротин, антохлор, ксантофилл) специализируются на поглощении синих фотонов, отражая преломлённые лучи в красновато-жёлтом «формате». Другие пигменты (хлорофил и антоцианы) поглощают красноватые фотоны, отражая лучи приблизительно цвета морской волны. Накладываясь, они образуют изумрудный (по крайней мере, так его видят люди).

По мере сокращения светового дня и изменения угла освещённости (что влияет на преломление света ещё в слоях атмосферы), фотонов с большой частотой (и маленькой длиной волны) становится всё меньше. Некоторое время растения пытаются приспособиться к этому и переключают внимание исключительно на сбор «высококалорийных» порций света. Поглощая синие и зелёные фотоны, листья растений начинают отражать соответственно жёлтый или красный цвета. Когда синих фотонов становится критически мало, растения сбрасывают листву.

Какими могут быть растения с других планет?

Как вы догадываетесь, всё зависит от особенностей светового спектра, который формируется во время прохождения атмосферы или жидкой среды. Если кислорода и озонового слоя на планете нет, то от жгучего ультрафиолета растения может спасти только толща воды – они, очевидно, будут поглощать максимум инфракрасного излучения, а сами приобретут тёмно-красный цвет (на нашей планете так поступает пурпурная аноксигенная бактерия). Обитаемый спутник яркой звезды класса F должен получать очень много света, поэтому растения на нём отражали бы синий цвет - во избежание перегрева. А планета, освещаемая тусклой звездой класса М («красный карлик»), должна испытывать дефицит света – и, чтобы максимально использовать его, растения наверняка сделают выбор в пользу чёрной окраски. Да вы представьте только себе эти три фиолетовых глаза, полных надежды: «Мама-мама, а почему трава чёрная?»

Мир, окружающий нас, состоит из множества удивительных вещей - и мы проходим мимо большинства из них, даже не замечая. Только непосредственные детские вопросы заставляют нас задуматься над простейшими, но очень интересными явлениями.

Например, почему трава зеленая? Многие взрослые растеряются, не зная, что ответить - а в самом деле, почему она не красная, не синяя и не белого цвета? Ответ смогут дать физика и биология.

Серьезный ответ на детский вопрос

Чтобы понять, почему трава, как и листва, обладает именно зеленым цветом, для начала нужно вспомнить курс физики.

• Весь свет, окружающий нас, мы получаем от Солнца - и в начальном состоянии этот свет совершенно белый, но может преломляться на цвета спектра.
• Оттенок любого предмета на Земле зависит от особенностей поглощения этим предметом тех или иных спектров. Например, небо над нашими головами голубое потому, что именно голубая часть спектра наиболее беспрепятственно проходит через атмосферу и улавливается нашим глазом.
• Нетрудно догадаться, что в случае с травой доминирующим оттенком спектра является зеленый. Почему? Потому, что клетки травы, а точнее, присутствующий в них в огромных количествах хлорофилл, поглощают все оттенки - кроме зеленого, который как бы «отражают». Его-то мы и видим, и именно такой цвет присущ траве и большей части растений в целом.

Кстати, изменение цвета травы и листвы с наступлением осени тоже связано с особенностями поглощения и отражения света клетками растений. Дело в том, что осенью выработка хлорофилла почти прекращается, и намного больше в клетках травы становится каротиноидов и ксантофиллов. А вот для них доминирующими оттенками спектра являются уже цвета от желтого до глубокого коричневого.

Как объяснить это явление маленькому ребенку?

Если вопрос прозвучал из уст малыша, пока еще незнакомого ни с физикой, ни с биологией, ответить нужно попроще. Но совсем необязательно при этом менять суть объяснения.

Например, в разговоре с ребенком можно смело опустить до поры до времени ту часть, которая касается понятия солнечного спектра и его особенностей. Однако можно дать базовые представления о биологии - например, рассказать, что каждая травинка питается не только водой, но и светом, и что свет этот поглощают маленькие, незаметные глазу частички под названием хлорофилл. Под воздействием лучей светила они становятся зелеными - вот мы и видим траву в зеленом цвете.

Для того чтобы разобраться, почему трава на нашей планете зеленая, нужно понять, каким образом происходит восприятие цвета человеческим глазом.


Давайте, разберёмся подробно.

Цвет и свет: взаимозависимость

Любой цвет напрямую зависит от света, ведь недаром же в абсолютно темной комнате даже ярко раскрашенный предмет становится невидимым, то есть утрачивает свой цвет. Свет на нашей планете – это свет, . А солнечный свет неоднороден, он состоит из целого спектра оттенков, каждый из которых имеет свою длину волны.

Чтобы увидеть спектр, достаточно «поймать» луч солнца обыкновенной линзой – на выходе из призмы луч «разложится» на спектр. Можно даже поэкспериментировать и собрать спектр в единый луч при помощи еще одной призмы – и убедиться, что свет снова стал белым.

Все предметы, окружающие нас, поглощают цвета спектра, пропускают их через себя либо отталкивают. И именно от этого зависит, каким будет видеть цвет предмета человеческий глаз. Если предмет отражает все оттенки спектра, то мы будем видеть его как белый. Если, наоборот, предмет поглощает весь спектр, мы видим этот предмет черным.


Кстати, именно поэтому батареи, генерирующие энергию из солнечного света, всегда черные. И поэтому же в черной одежде людям всегда жарче, чем в белой – светлая ткань отражает энергию света, а темная поглощает ее.

Хлорофилл и процесс фотосинтеза

На самом деле отдельные клетки травы прозрачные, но в каждой из клеток содержится до ста хлоропластов. Внутри хлоропластов, как в небольших карманах, находится хлорофилл – вещество, которое помогает растению перерабатывать углекислый газ в глюкозу и выделять кислород. Этот процесс называется фотосинтезом.

Фотосинтез – механизм выработки кислорода, необходимого для существования живых организмов на планете. Кроме того, фотосинтез в какой-то степени обеспечивает защиту для Земли: в верхних слоях атмосферы кислород трансформируется в озон, и планета, укрытая озоновой оболочкой, получает мощную защиту от агрессивного ультрафиолетового воздействия солнечных лучей.

К слову, именно глюкоза является основной пищей для растений: из почвы при помощи корней растение получает воду и минералы, а пищу для себя – ту самую глюкозу – они вырабатывают самостоятельно. За счет энергии Солнца растения Земли вырабатывают до 400 миллиардов тонн глюкозы.


Схематично и упрощенно фотосинтез можно описать так: из молекул воды извлекаются атомы водорода, которые после этого присоединяются к молекулам углекислого газа, который растения поглощают из воздуха.

Возвращаясь к хлорофиллу, стоит сказать, что он обладает свойством поглощать все цвета спектра, кроме зеленого – именно этот цвет в итоге и видит человек при взгляде на траву. Ведь, согласно законам физики, человек видит именно тот цвет спектра, который отражается от предмета.

Почему осенью трава желтеет?

Многие могут заметить, что трава не сохраняет свой цвет – осенью она становится желтой. Это происходит потому, что, помимо зеленого пигмента хлорофилла, растения содержат и прочие пигменты, например, желтый – ксантофилл. Летом он незаметен, так как поглощается большим количеством хлорофилла. А осенью жизнь растения постепенно затухает, и хлорофилл разрушается. В это время и проявляется желтый оттенок ксантофилла.

Интересно, что пасмурной и дождливой осенью трава дольше остается зеленой, чем когда осень солнечная и сухая. Ученые объясняют это просто: хлорофилл интенсивнее разрушается под воздействием солнечных лучей, и чем пасмурнее осень, тем дольше трава будет сохранять свой цвет. А в первые же сухие и солнечные дни бабьего лета и газоны, и деревья очень быстро из зеленых превращаются в золотые.