Человек обладает любознательностью. Каждый ребенок смотрел на небо и задавался вопросом: «Почему небо голубое?».
Как оказалось, ответы на такие, кажется, простые вопросы требуют определенной базы знаний в физике. Поэтому не каждый родитель сможет правильно объяснить ребенку причину данного явления.
Рассмотрим этот вопрос с научной точки зрения.
Солнечный спектр
Диапазон волн электромагнитного излучения охватывает почти все спектры электромагнитного излучения, в том числе и видимого для человека излучения.
На изображении, представленном ниже, можно отметить, что видимое излучение имеет неравномерную интенсивность для излучения разных длин волн.
Так, относительно малый вклад дает фиолетовый цвет, а наибольший – зеленый и синий цвета.
Почему небо голубое?
Этот вопрос нас наталкивает тот факт, что воздух бесцветный газ, он не должен излучать синий свет. Очевидно, что причиной такого излучения является наша звезда. Белый свет на самом деле является комбинацией видимого излучения всех цветов спектра.
Призма может явно разложить свет на все диапазоны цветов. Такой эффект возникает после дождя и образует радугу. Когда солнечный свет попадает в земную атмосферу, он начинает рассеиваться.
Однако, особенность состава воздуха заключается в том, что при попадании светом в него, излучение с короткой длинной волны рассеивается сильнее, чем длинноволновое.
Таким образом, при просмотре изображенного ранее спектра, можно заметить, что оранжевый и красный свет почти не будут менять своей траектории, проходя через воздух. В то время как фиолетовый и голубое излучения заметно меняют свое направление.
По этой причине воздух возникает некий «блуждающий» коротковолновый свет, который постоянно рассеивается в этой среде.
В результате описанного явления, кажется, что коротковолновое излучение (фиолетовый, голубой, синий) излучается в любой точке небе.
Солнечное излучение происходит через призму.
Это очень важно для того, чтобы человек мог уловить и увидеть его только тогда, когда оно попало в глаз. Тогда, когда вы смотрите в небо, скорее всего будете видеть оттенки видимого излучения, длина которого наименьшая, поскольку именно оно рассеивается в воздухе. Почему же смотря на Солнце Вы не видите отчетливо красный цвет?
Во-первых, внимательно рассмотреть Солнце человеку вряд ли удастся, интенсивный свет может повредить зрительный орган.
Во-вторых, несмотря на то, что существует такое явление, как рассеяние светов в воздухе, большая часть света, излучаемого Солнцем, доходит до поверхности Земли, не подвергаясь рассеиванию.
Поэтому все цвета спектра излучения совмещаются, формируя свет с более выраженным белым цветом.
Вернемся к рассеянному воздухом свету, цвет которого, как мы уже определили, должен иметь наименьшую глубину волны.
Из видимого излучение наименьшей длины волны обладает фиолетовый цвет, следом идет голубой цвет, а немного длиннее волны имеет синый цвет.
Принимая во внимание неравномерное излучение Солнца, становится понятно, что вклад фиолетовых цвета мизерный. Поэтому самый большой вклад в рассеянное воздухом излучение несет голубой, а следом серый цвет.
Почему закат красный?
Если Солнце прячется за горизонт, то можно наблюдать то самое длинное волновое излучение красно-оранжевого.
В этом случае свет от Солнца должен пройти заметно больше расстояния в атмосфере Земли, прежде чем достигнет глаз наблюдателя. В месте, где Солнце начинает взаимодействовать с атмосферой, наиболее выраженными являются синий и голубой цветы. Однако с расстоянием коротковолновое излучение теряет интенсивность, поскольку значительно рассеивается по пути.
В то время как коротковолновое излучение прекрасно справляется с такими большими расстояниями. Вот почему Солнце красное на закате.
Как было ранее упомянуто, хотя длинноволновое излучание и слабо рассеивается в воздухе, но рассеяние имеет место быть.
Поэтому находясь на горизонте, Солнце излучает свет, из которого досматривается только красно-оранжевое излучение, которое несколько успевает рассеяться в атмосфере, образуя ранее упомянутый «блуждающий» свет.
Последний и окрашивает небо в пестрые красные и оранжевые оттенки.
Почему облака белые?
Облака представляют собой микроскопические капельки жидкости, которая рассеивает видимый свет практически равномерно, независимо от длины волны излучения.
Тогда свет, направленный во все стороны от капльки, рассеивается вновь на остальных капельках, при этом комбинация излучений всех длин волн сохраняется, и облака «светятся» (отражаются) белым цветом.
+ Если погода очень пасмурная, то солнечное излучание доходит до поверхности Земли в небольшом количестве.
В случае с большим количеством облаков, или их большим числом, некоторая часть солнечного света поглощается, поэтому небо тускнеет и принимает окрас серого.
Надеемся, что вы нашли ответ на вопрос почему небо голубое 🙂
