0

Почему небо голубое

Почему небо голубое

Величественное зрелище синего небосвода, грозового серого неба, покрытого облаками, розового восхода или алого заката — это привычная для обитателей Земли и, одновременно, восхитительная картина. Однажды, раньше или позже, каждый человек глядя ввысь задается простым вопросом, почему небо голубое?

Маленький ребенок-почемучка возраста трех лет ставит этим вопросом в тупик своих родителей. В ответ он скорее всего слышит сомнительную историю про синюю речку, которая как в зеркале отражается в небе.
Взрослый человек, обладая школьным запасом знаний и аналитическим складом ума, может прийти к тому же вопросу сопоставив известные факты. Солнечный свет, мы знаем точно, — белый, воздух — бесцветный и прозрачный. Так откуда тогда берется синева небосклона, почему же все-таки небо голубое?

Одна голова хорошо, а две лучше




Отбросив версию о боге Гелиосе, пересекающем небесную твердь на золотой колеснице (что, кстати, говорит о попытках древних греков разобраться в устройстве мира), ученые принялись за размышления и испытания. В начале XIX века английский физик Джон Тиндаль пришел к заключению, что причиной голубой окраски неба являются микроскопические частицы пыли, взвешенные в воздухе и рассеивающие свет. Он даже экспериментально доказал это создав в своей лаборатории искусственный туман, похожий на лондонский смог, и пропустив через него луч света. Туман стал синим.

В 1899 году пыльная версия Тиндаля была опровергнута его соотечественником Джоном Релеем. Он сумел доказать, что цвет неба — следствие рассеяния солнечных лучей при их прохождении через сам воздух (рассеяние Релея). Это явление называется диффузное излучение неба.
Чтобы разобраться почему небо над Землей голубое, нужно прибегнуть к языку физики.

Солнечный свет

Солнечные лучи — это квантовые волны различной длины. Проходя через неоднородную атмосферу волна белого цвета преломляется в молекулах всевозможных газов и разделяется на цветовой спектр. Получается всем нам известная радуга. Такую же радугу можно создать самостоятельно при помощи призмы или увеличительного стекла. Расщепление солнечного луча на цветные составляющие называется дисперсия.
Волны разной длины глаз человека воспринимает как разные цвета — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Красный цвет соответствует самой длинной волне, фиолетовый — самой короткой из видимых человеком.
Спектр солнца неравномерный: одних цветов больше, других меньше. Например, в нем совсем мало фиолетового излучения.

Цвета спектра и основные цвета

Цвета спектра и основные цвета

Атмосфера

Попадая в атмосферу Земли солнечные лучи рассеиваются, как и доказал Релей. Физические законы таковы, что короткие волны рассеиваются гораздо лучше длинных. Красная часть спектра пересекает земную атмосферу практически не рассеиваясь, а синяя — рассеивается и придает небу знакомый нам цвет.




Становится понятно, почему, с точки зрения физики, небо на других планетах не голубое. Например на Титане, спутнике Сатурна, небо желто-оранжевого цвета, на Марсе — красноватое. Это зависит от толщины и плотности атмосферы и расстояния, который волнам светового излучения приходится преодолевать на пути к поверхности каждой планеты. Если бы земная атмосфера была более широкой, мы смотрели бы на небо зеленого цвета. Более короткие волны синего и голубого цветов не достигали бы наших глаз.
Но снова возникает вопрос, почему тогда небо над Землей голубое, а не фиолетовое?

Устройство глаза

Глаз человека устроен таким образом, что визуально воспринимает спектр только в диапазоне излучений от красного до фиолетового. При этом фиолетовый цвет, которого и без того меньше в солнечном спектре, находится на границе оптического диапазона глаза. Из-за этого для нас он сливается с синим и становится практически невидим в небе. Вот почему небо голубое. Если бы диапазон восприятия цветов у человеческого глаза был еще уже, то мы не воспринимали бы синие цвета и люди с Земли глядели бы в зеленое небо.

Колерная карта

Аддитивное смешение цветов

Аддитивное смешение цветов

Если размышлять дальше, то захочется спросить почему небо днем голубое, а на закате красное. Разгадка в том, что во время заката солнечный диск приближается к горизонту и мы смотрим на него не поперек атмосферной толщи, как днем, а как бы вдоль нее. Путь лучей до наших глаз заметно увеличивается и синие волны становятся не видны, потому что рассеиваются, не доходя до зрения человека. Этот же принцип объясняет почему, когда зенит неба голубого цвета, у горизонта оно гораздо бледнее, иногда совсем белое.
Еще одно интересное цветное небесное явление. На закате, в последнее мгновение, когда синие волны спектра уже совсем не достигают глаз наблюдателя, а красные уже скрываются за горизонтом, у верхней кромки Солнца вспыхивает зеленый луч. Это удивительное зрелище длится несколько секунд. Наблюдать его можно практически везде, где открыта линия горизонта. На море, за счет влажности воздуха, который работает как лупа и увеличивает солнечный диск, это смотрится еще лучше.
Когда небо затянуто тучами, они поглощают свет и оттого выглядят серыми. По своей сути серый цвет — это не даже цвет как таковой, а его отсутствие.

Космическая случайность

В итоге, мы сами являемся причиной, определяющей почему небо голубое. Небеса, которые мы видим над головой и считаем незыблемой частью нашего миры, всего лишь оптическая иллюзия. Случайное совпадение свойств космического пространства, атмосферы, фотонных волн и физиологии человека. Именно мы, при всех имеющихся обстоятельствах, видим небо голубым. Но на самом деле оно может быть любого цвета из видимых или невидимых нами частей спектра.

Дети





Как же в самый ответственный момент не подкачать и дать понятный, но короткий ответ для детей на вопрос почему небо голубое?

Стоит попытаться рассказать им настоящую историю о радуге. О ее рождении из луча света в куполе неба, похожем на линзу, о разной силе цветов и о том, как синий цвет задержался в небесах. Чтобы подтвердить свою историю и выглядеть настоящим волшебником в глазах малыша, покажите ему призму и создайте с ним радугу своими руками.

Даже маленькие дети восприимчивы к настоящим чудесам вселенной. Такой рассказ может заронить в душу ребенка любознательность и любовь к окружающему миру.

Не забывайте делиться. Спасибо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *