Якого кольору небо? Чому небо блакитне з точки зору фізики?

Ми всі звикли, що колір неба — характеристика непостійна. Туман, хмари, час доби — все впливає на забарвлення купола над головою. Щоденна її зміна не займає думки більшості дорослих, чого не можна сказати про дітей. Вони постійно цікавляться тим, чому небо блакитне з точки зору фізики або що забарвлює захід сонця в червоний. Спробуємо розібратися в цих найпростіших питаннях.

Мінливе

варто Почати з відповіді на питання про те, що, власне, небо являє собою. У стародавньому світі воно бачилося дійсно як купол, що накриває Землю. Сьогодні, однак, навряд чи хтось не знає, що, на яку б висоту не піднявся допитливий дослідник, досягти цього купола він не зможе. Небо — це не річ, а, швидше, панорама, яка відкривається при погляді з поверхні планети, видимість, зіткана зі світла. Причому якщо спостерігати з різних точок, воно може виглядати інакше. Так, з ілюмінатора літака, який піднявся над хмарами, відкривається зовсім інший вигляд, ніж з землі в цей час.

Ясне небо — блакитне, але варто набігти хмар — і воно стає сірим, свинцевим або брудно-білим. Нічне небо — чорне, іноді на ньому можна помітити рудуваті ділянки. Це відсвіт штучного освітлення міста. Причина всіх подібних змін — світло і його взаємодію з повітрям і частинками різних речовин у ньому.

Природа кольору

Для того щоб відповісти на питання про те, чому небо блакитне з точки зору фізики, потрібно згадати про те, що являє собою колір. Це хвиля певної довжини. Світло, що йде від Сонця до Землі, бачиться як білий. Ще з експериментів Ньютона відомо, що білий світ являє собою пучок з семи променів: червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього і фіолетового. Кольори відрізняються довжиною хвилі. Червоно-помаранчевий спектр включає хвилі, найбільш значні з цього параметру. Кольори синьо-зеленої частини спектру характеризуються короткою довжиною хвилі. Розкладання світла на спектр відбувається при зіткненні його з молекулами різних речовин, при цьому частина хвиль може бути поглинута, а частина — розсіяна.

Більше:

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі є одним з найбільших досягнень науки ХХ століття. Тим не менш, як це ні парадоксально, цьому великому науковому і технічному досягненню значною мірою сприяла холодна війна між двома наддержавами: США і Радянським Союзом....

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Спробуємо розібратися, що таке соціалізація, в чому її сутність і особливість. Адже для кожної особистості входження у суспільство і засвоєння його основних норм є фундаментом до подальшої безпроблемною і успішного життя і діяльності. Отже, що таке с...

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Згідно із законом королівства Великобританія, спадкоємець британського престолу - це старший закононароджена син чинного монарха або ж попереднього претендента на престол. Однак якщо у царюючого особи немає дитини чоловічої статі, то право спадкуванн...

Дослідження причини

Багато вчених намагалися пояснити, чому небо блакитне, з точки зору фізики. Всі дослідники прагнули виявити явище або процес, який в атмосфері планети розсіює світло таким чином, що в результаті до нас доходить лише блакитний. Першими кандидатами на роль подібних частинок були молекули озону і води. Вважалося, що саме вони поглинають червоне світло і пропускають блакитний, а в результаті ми бачимо небо синього кольору. Послідували за цим підрахунки, однак, показали, що тієї кількості озону, кристалів льоду та молекул водяної пари, що є в атмосфері, недостатньо для додання неба блакитного кольору.

Причина в забрудненні

На наступному етапі досліджень Джоном Тиндаллом було висловлено припущення, що роль шуканих частинок грає пил. Синій світло володіє найбільшою стійкістю до розсіювання, а тому здатний пройти крізь усі шари пилу та інших зважених часток. Тіндалла провів експеримент, який підтвердив його припущення. Він створив в умовах лабораторії модель смогу і освітив її яскравим білим світлом. Зміг придбав блакитний відтінок. Вчений зробив однозначний висновок з свого дослідження: колір неба визначається частинками пилу, тобто якби повітря Землі був чистим, то над головами людей світилися не блакитні, а білі небеса.

Дослідження лорда

Остаточну крапку в питанні про те, чому небо блакитне (з точки зору фізики), поставив англійський вчений, лорд Д. Релей. Він довів, що не пил чи зміг забарвлює простір над головою в звичний для нас відтінок. Справа в самому повітрі. Молекули газу поглинають більшу частину світу і в першу чергу найдовші хвилі, еквівалентні червоному. Синій при цьому розсіюється. Саме так і сьогодні пояснюється те, якого кольору небо ми бачимо в ясну погоду.

Уважні помітять, що, слідуючи логіці вчених, купол над головою повинен бути фіолетовим, оскільки саме у цього кольору найкоротша довжина хвилі у видимому діапазоні. Однак це не помилка: частка фіолетового в спектрі значно менше, ніж синього, та й очі людини більш чутливі саме до останнього. По суті, видимий нами блакитний — результат змішування синього з фіолетовим і деякими іншими квітами.

Заходи сонця і хмари

Всі знають, що в різний час доби можна побачити різний колір неба. Фото найкрасивіших заходів сонця над морем або озером — чудова ілюстрація цього. Всілякі відтінки червоного і жовтого в поєднанні з блакитним і темно-синім роблять подібне видовище незабутнім. А пояснюється все тим же розсіюванням світла. Справа в тому, що під час заходу сонця і до світанку сонячним променям доводиться долати набагато більший шлях крізь атмосферу, ніж у розпал дня. При цьому світло синьо-зеленої частини спектру розсіюється в різні сторони і хмари, розташовані біля лінії горизонту, стають пофарбовані у відтінки червоного.

Коли заволікають небо хмари, картина зовсім змінюється. Сонячні промені не в силах подолати щільний шар, і велика частина їхпросто не досягає землі. Промені, зуміли пройти крізь хмари, зустрічаються з водяними краплями дощу і хмар, які знову спотворюють світло. У результаті всіх цих перетворень до землі доходить білий світ, якщо хмари невеликі за розміром, і сірий, коли небо закривають значні хмари, вдруге поглинають частину променів.

Інші небеса

Цікаво, що на інших планетах Сонячної системи при погляді з поверхні можна побачити небо, сильно відрізняється від земного. На космічних об'єктах, обділених атмосферою, сонячні промені вільно досягають поверхні. В результаті небо тут чорне, без якого б то ні було відтінку. Таку картину можна побачити на Місяці, Меркурії і Плутоні.

Марсіанське небо має червоно-оранжевий відтінок. Причина цього криється в пилу, якою насичена атмосфера планети. Вона пофарбована в різні відтінки червоного і оранжевого. Коли Сонце піднімається над горизонтом, марсіанське небо стає рожево-червоним, при цьому ділянка його, безпосередньо навколишній диск світила, бачиться блакитним або навіть фіолетовим.

Небо над Сатурном того ж кольору, як на Землі. Над Ураном простягаються аквамаринові небеса. Причина криється в метанової серпанку, розташованої у верхніх шарах атмосфери планети.

Венеру від очей дослідників приховує щільний шар хмар. Він же не дозволяє дійти до поверхні планети променів синьо-зеленого спектра, тому небо тут жовто-помаранчеве з сірою смужкою вздовж горизонту.

Дослідження денного простору над головою розкриває не менше чудес, ніж вивчення зоряного неба. Розуміння процесів, що протікають в хмарах і за ними, допомагає осягнути причину досить звичних для обивателя речей, які, тим не менш, пояснити з ходу може далеко не кожен.