Сколько раз задают вопрос, почему небо голубое или синее, столько и неправильных ответов слышат люди. К примеру, кто-то говорит, потому что небо отражает синий океан. Другие утверждают, что небо синее из-за того, что кислород – голубой газ. Третьи вообще считают, что солнечный свет отличается голубым оттенком. Но все это неправда.
Правда в том, что свет солнца состоит из волн, и у каждой своя длина. Земная атмосфера состоит из частиц. Вот они по-разному рассеивают свет этих волн. Наконец, человеческий глаз по-особому реагирует на разные цвета. А теперь подробнее обо всем.
Рэлеевское рассеивание
Когда человек смотрит на небо, его глаза улавливают часть атмосферы. Ту, которая видна с Земли. Свет от Солнца не идет по прямой линии. Пока световая волна доходит до планеты, ей приходится преодолеть массу препятствий. В основном – частицы кислорода и азота, капли воды и пыль, кристаллы льда и различные взвеси, которые летают в воздухе. Все эти частицы рассеивают видимый свет, поглощают или отражают. Голубой цвет наиболее заметный в спектре после рассеивания остальных цветов. Так, в науке эффект, обуславливающий голубой цвет неба, назван Рэлеевским рассеиванием.
Чтобы понять, почему именно голубой становится самым видимым, нужно углубиться в труды ученого. В 1899 году Д. Рэлей смог доказать, что величина интенсивности рассеянного света находится в обратной зависимости от длины волны. На примере: голубой свет обладает сравнительно короткой длиной волны, рассеивается в 4 раза сильнее по сравнению с красным. С учетом этой теории, фиолетовый свет с более короткой волной, чем у голубого, и должен был окрасить небо. Но это не так. Во-первых, интенсивность фиолетового света ниже, чем у голубого. Кроме того, человеческий глаз в сотни раз более восприимчив к голубому, чем к фиолетовому.
Солнечный свет – какой он на самом деле
Световой спектр – это сочетание видимых, ультрафиолетовых, инфракрасных лучей. Видимые лучи составляют около половины энергии излучения Солнца. Эти лучи – единственные из электромагнитного спектра, которые можно заметить невооруженным взглядом. В отличии от них, ультрафиолетовые, инфракрасные лучи человеческому глазу не видны.
Видимый свет – это сочетание нескольких цветов. А именно красного, желтого, оранжевого, синего, зеленого и фиолетового. Фиолетовый и синий свет отличаются короткой длиной волны, поэтому у них повышенная частота колебаний в спектре видимого света. Учитывая, что высокая частота говорит о большой энергии, у фиолетового света она наибольшая. У красного света наиболее длинная волна и низкая частота колебаний. Энергии, соответственно, у красного луча меньше.
Из атмосферы к Земле фиолетового света исходит больше по сравнению с синим. Но человеческий глаз так утроен, что реагирует больше на голубой, синий и зеленый. Поэтому, даже если фиолетового много, все равно его не хватает, чтобы перекрыть синий сигнал, передаваемый нашим мозгом.
Если бы мы могли видеть ультрафиолетовые лучи, наверняка небо нам бы казалось не синим, а фиолетовым. Только вот если бы небо было фиолетовым, человеческий глаз видел бы его пурпурным. В реальности синий и фиолетовый свет накладываются, поэтому мы смотрим на бледно-голубое небо.
Если бы глаз человека работал бы, как у собак, днем мы бы смотрели на голубое небо, но во время заката не смогли бы различить желтые, оранжевые, красные оттенки.
Почему на закате небо оранжевое
Когда Солнце всходит и заходит, его свет входит в атмосферу под другим углом. Именно поэтому больший объем волн зеленого, синего света рассеивается до того, как достичь нижних слоев в атмосфере. Вот почему на закате и восходе небо оранжевое, красноватое.
Цвет неба меняется от разных нюансов. Один из важных факторов – то, под каким углом падает солнечный свет. Если светило низко находится над горизонтом, свет проходит через много слоев атмосферы, отчего рассеивается и появляются разные оттенки – оранжевый, красный, розовый и даже фиолетовый.
Цвет неба также зависит от уровня влажности. Когда он повышенный (климат, осадки), то небо туманное, серое. Причина – капли воды рассеивают световые волны по-другому, чем обычный сухой воздух.
Другой фактор, влияющий на цвет неба, - загрязнения воздуха. Чем выше уровень, тем больше вероятности, что небо будет выглядеть желтовато-коричневым. Причина – в частицах смога, которые рассеивают свет по-другому, чем при чистом воздухе.
Почему небо разных оттенков синего
Синий цвет неба – не постоянное явление. В зависимости от условий, оттенок меняется. При сухой атмосфере, когда влаги совсем мало, небо будет светло-голубым. Влажная атмосфера дает синее небо.
С учетом времени суток оттенки также меняются. В обед небо насыщенно синее, поскольку солнце высоко и лучи проходят прямо. Влиять на цвет неба может и местоположение человека. Так, в пустыне дефицит влаги в воздухе, поэтому небо очень синее. У экватора уровень влажности значительный, поэтому небо светлее.
Океан синий, потому что в нем отражается синее небо?
Такое заблуждение можно услышать не только от детей, но от многих взрослых. На самом деле океан только кажется синим. Просто молекулы воды поглощают красный свет, при этом отражают синий. Чем глубже водоем, чем более синим он видится человеческому глазу. Если взять чашку воды, в ней недостаточно молекул, чтобы поглотить фотоны. Поэтому солнечный свет проникает насквозь и мы видим воду без цвета, а не как в океане.
Голубая планета
И космоса Земля выглядит голубым шариком. Причина – количество водных ресурсов. Точнее, их преобладание над сушей. В процентном соотношении воды к земле это выглядит как 70,8 на 29,2. Кстати, Земля – ярчайшая планета в Солнечной системе за счет водоемов. Вода на поверхности отражает свет Солнца, что делает нашу планету похожей на голубую жемчужину (если смотреть из космоса).
Цвет Солнца
Детские рисунки с солнышком выглядят примерно одинаково у всех. Малыши разукрашивают Солнце оранжевым, желтым, иногда красным цветом. На самом деле оно белое. В сущности, солнечный свет – все цвета, которые смешаны и выглядят для нас, как белый цвет. Доказательство тому – снимки светила из космоса.
Свет Солнца тоже белый. Если пропустить луч сквозь призму, можно увидеть радугу – цвета, которые все вместе превращаются в белый. Призма способна разделить свет на волны, длина которых различная. Самые короткие – синие и фиолетовые. Длинные – красные.
Какого цвета небо на других планетах
Цвет неба не в последнюю очередь зависит от того, из чего состоит атмосфера. К примеру, каменистые планеты, напоминающие Землю, имеют атмосферу со смесью разных газов. От их количества и комбинации зависит, каким будет выглядеть небо на той планете.
- На Марсе газовая оболочка состоит из мелкой пыли, углекислого газа. Они по-другому рассеивают солнечный свет, чем это происходит на Земле. Судя по фотографиям НАСА, на Марсе ситуация обратная той, что на нашей планете. Небо там днем отличается красными и оранжевыми оттенками, а вот на закате становится серовато-голубым.
- Нептун и Уран – ледяные гиганты. Атмосфера на них содержит много метана, поэтому отличается невероятными оттенками синего цвета.
- Уран отличается аммиаком в атмосфере, поэтому здесь небо будет казаться зеленовато-синим.
- Сатурн обладает атмосферой, в верхний слоях которой кристаллы аммиака. Поэтому небо здесь бледно-желтое.
- На Юпитере в атмосфере присутствуют газы, серы, фосфор, углеводороды. Поэтому солнечный свет здесь будет казаться оранжевым, коричневым.
Пока мы живем на Земле, у нас есть прекрасная возможность любоваться всеми красками неба, на рассвете и закате, в яркий солнечный день весной, летом и зимой. Красота – она повсюду. Иногда не стоит вдаваться в детали, почему небо синее, ведь можно просто наслаждаться синевой и мечтать.
А вы часто любуетесь небом, облаками, звездами?
