Чому небо блакитне?

Відповідь на питання «Чому небо блакитне?» Досить простий. Коли світло від Сонця падає на Землю, він проходить по міжпланетному просторі, який представляє собою вакуум, входить в атмосферу і взаємодіє з неоднорідностями повітря, до складу якого входять атоми різних елементів: кисню, азоту, вуглецю. На цих неоднорідностях відбувається розсіювання світла, вперше розглянуте Релеєм. Цей процес можна порівняти з польотом струменя води і попаданням її на будь-яку грати. Тільки природа взаємодії тут, звичайно, інша.

Розсіювання світла залежить від довжини хвилі світла. Від Сонця йде широкий діапазон довжин хвиль світла, і він охоплює різні кольори: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, синій, фіолетовий. Ці кольори розташовуються по порядку зменшення довжини хвилі: червоний має найбільшу довжину хвилі, жовтий - меншу, і фіолетовий має найменшу довжину. Оптичний діапазон людського ока може досягти лише синього спектра хвилі світла. Світло з короткою довжиною хвилі розсіюється найбільш ефективно. А найкоротша довжина хвилі для ока - це синя, тому синє світло заповнює все небо і ми бачимо його блакитним. Інші кольори видимого спектру також розсіюються, але набагато менше. Якби людина могла бачити більш короткі довжини хвиль, ніж та, яку має синій колір, або, навпаки, не бачив би навіть синьою довжини хвилі, то колір неба для ока був би інший. Скажімо, якби ми бачили тільки до зеленого кольору, а далі наш око не бачило, небо було б зеленим. Змішання синього і фіолетового кольорів знаходиться на межі видимості очі в короткохвильової частини світлового спектру і дає блакитний відтінок. Кожен колір має не одну довжину хвилі, а діапазон довжин хвиль, так що один колір поступово переходить в інший зі зміною довжини хвилі. Так, наприклад, зі зменшенням довжини хвилі червоний колір поступово перехід в оранжевий, оранжевий в жовтий, синій в фіолетовий.

Вночі небо темне, тому що Земля затьмарює Сонце, і на нічній стороні земної кулі ми бачимо тільки зірки. У цей момент в атмосфері нічого не розсіюється. У міру заходу Сонця атмосфера Землі на нічній стороні отримує все менше розсіяного світла. Скажімо, в опівночі ми знаходимося строго на лінії центр Землі - Сонце, і Земля для нас повністю затьмарює Сонце. Ні зліва (зі сходу), ні праворуч (із заходу) світло до нас в нічну атмосферу не потрапляє.

Відповідь на питання «Чому небо блакитне?» Досить простий. Коли світло від Сонця падає на Землю, він проходить по міжпланетному просторі, який представляє собою вакуум, входить в атмосферу і взаємодіє з неоднорідностями повітря, до складу якого входять атоми різних елементів: кисню, азоту, вуглецю. На цих неоднорідностях відбувається розсіювання світла, вперше розглянуте Релеєм. Цей процес можна порівняти з польотом струменя води і попаданням її на будь-яку грати. Тільки природа взаємодії тут, звичайно, інша. Розсіювання світла залежить від довжини хвилі світла. Від Сонця йде широкий діапазон довжин хвиль світла, і він охоплює різні кольори: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, синій, фіолетовий. Ці кольори розташовуються по порядку зменшення довжини хвилі: червоний має найбільшу довжину хвилі, жовтий - меншу, і фіолетовий має найменшу довжину. Оптичний діапазон людського ока може досягти лише синього спектра хвилі світла. Світло з короткою довжиною хвилі розсіюється найбільш ефективно. А найкоротша довжина хвилі для ока - це синя, тому синє світло заповнює все небо і ми бачимо його блакитним. Інші кольори видимого спектру також розсіюються, але набагато менше. Якби людина могла бачити більш короткі довжини хвиль, ніж та, яку має синій колір, або, навпаки, не бачив би навіть синьою довжини хвилі, то колір неба для ока був би інший. Скажімо, якби ми бачили тільки до зеленого кольору, а далі наш око не бачило, небо було б зеленим. Змішання синього і фіолетового кольорів знаходиться на межі видимості очі в короткохвильової частини світлового спектру і дає блакитний відтінок. Кожен колір має не одну довжину хвилі, а діапазон довжин хвиль, так що один колір поступово переходить в інший зі зміною довжини хвилі. Так, наприклад, зі зменшенням довжини хвилі червоний колір поступово перехід в оранжевий, оранжевий в жовтий, синій в фіолетовий.

Вночі небо темне, тому що Земля затьмарює Сонце, і на нічній стороні земної кулі ми бачимо тільки зірки. У цей момент в атмосфері нічого не розсіюється. У міру заходу Сонця атмосфера Землі на нічній стороні отримує все менше розсіяного світла. Скажімо, в опівночі ми знаходимося строго на лінії центр Землі - Сонце, і Земля для нас повністю затьмарює Сонце. Ні зліва (зі сходу), ні праворуч (із заходу) світло до нас в нічну атмосферу не потрапляє.

Світло має кольору веселки. Якщо ми беремо призму і пропускаємо через неї сонячне світло, то, оскільки коефіцієнт заломлення світла різний для різних довжин хвиль, світло з різними довжинами хвиль переломлюється по-різному. Потім він потрапляє на різні ділянки екрану, розщеплюється на кольори веселки, і ми бачимо весь спектр. Ми не бачимо того, що знаходиться за межами оптичного діапазону нашого зору, а бачимо тільки кольору - від червоного до синього. Якби наше око міг бачити більший діапазон, то на небі були б і інші кольори.

Володимир Кузнєцов доктор фізико-математичних наук, директор Інституту земного магнетизму, іоносфери і поширення радіохвиль РАН, дійсний член Міжнародної академії астронавтики

оригінал

Далі по темі:

Що таке магнітні бурі?
Космічна погода
5 книг про дослідження планет