Для многих детей это первый вопрос, который они задают о науке и о том как работает планета. Даже несмотря на то, что многие из нас узнают ответ на этот вопрос несколько раз в течение нашей жизни, большинство сразу же забудут причину, почему - и это несмотря на то, что ответ очень увлекателен! Поэтому, садитесь поудобнее, сейчас вы получите окончательное объяснение.
За ответ на этот вопрос мы должны поблагодарить Исаака Ньютона и ряд других важных мыслителей. Среди многих других своих достижений, Ньютон выдвинул теорию, объясняющую, как мы видим свет и цвет, - теорию, которая объясняет, почему мы видим небо голубым.
В своей книге 1705 года "Оптика" Ньютон изучил способ, которым призма разделяет белый свет на различные цвета радуги или, если быть более научным, видимый спектр. До Ньютона связи между цветом и светом не устанавливались, но его работа установила, что цвет - это черта, присущая свету.
Теория цвета Ньютона заключается в том, что свет генерирует цвет, а не объект или тело, которое, как нам кажется, содержит цвет. Она имеет важное значение, когда речь идет о понимании того, почему мы видим небо голубым. Ньютон использовал призму, чтобы проиллюстрировать, что свет, даже свет, который кажется "чисто белым", такой как солнечный свет, содержит множество цветов.
Но, что это означает для нас? На самом деле, призма аналогична части глаза, которая имеет фундаментальное значение для восприятия света и цвета - объектив. Ньютон предположил, что и призмы, и линзы, включая линзу глаза, преломляют свет, изменяя его таким образом, чтобы мы могли видеть цвет.
Изгиб света
Рефракция - это одно из тех слов, которые часто встречаются в науке и физике, но это слово, которое мало кто полностью понимает. Когда речь заходит о том, чтобы видеть свет и ощущать цвет, мы говорим о преломлении света, поскольку существуют и другие виды преломления.
Рефракция по сути означает, как изменяется волна, когда она проходит через одну среду в другую. В нашем случае призма или линза - это среда, которая изменяет (или преломляет) световую волну, создавая эффект одного цвета или радуги цветов.
Призмы и линза человеческого глаза - не единственные инструменты, которые могут преломлять свет, есть также очки, контактные линзы, объективы камер, бинокли и микроскопы.
Но, хотя рефракция и является важной концепцией, когда речь идет о том, как мы воспринимаем свет и цвет, это не единственный способ, которым свет и, следовательно, цвет могут быть сформированы. Проще говоря, когда мы смотрим на небо, мы видим белый свет солнца и он преломляется через линзу наших глаз. Но, как уже упоминалось, это не единственный способ отражения света для создания указанного опыта. Существуют также частицы и молекулы в воздухе, которые рассеивают световые волны, и это является фундаментальной частью того, как этот знакомый оттенок безмятежного, но яркого голубого создается на небе.
Работа по понимаю того, как молекулы рассеивают свет, была начата в середине 19-го века физиком по имени Джон Тиндалл и продолжена Джоном Уильямом Струттом, лордом Рели, несколько лет спустя. Конечно, они были не совсем правы, утверждая, что свет рассеивается из-за частиц пыли и влажности на небе. Если бы это было правдой, влажная атмосфера и загрязнение могли бы оказать гораздо большее влияние на цвет неба. Однако, в конце концов, наука пришла к выводу, что свет рассеивается молекулами в атмосфере, а не пылью или влагой.
Почему голубой
Есть еще один вопрос, почему небо именно такого цвета? Почему голубой, а не зеленый, оранжевый или розовый?
Как уже упоминалось, теория Ньютона показала, как призма разделяла свет на цвета радуги, в частности, красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Все остальные цвета, и даже белый цвет, состоят из комбинации этих цветов.
Энергия света, подобная солнечной, движется по прямой линии, пока не будет преломлена чем-либо (например, призмой, линзой или молекулами в воздухе). Затем, свет искажается в волны, и каждый цвет в визуальном спектре (или радуге) имеет различную форму волны. В то время, как красный цвет является более длинной, менее извитой волной, голубой цвет намного короче, с более плотной складкой.
Это сложно
Поскольку молекулы в воздухе искажают свет от солнца, они создают волну световой энергии с частотой, которая для нас выглядит как голубая.
Но, оказывается, что после голубого, синего и фиолетового в радуге есть еще два цвета, у которых еще более короткие волны. Так, почему же мы не видим эти цвета?
Частично это связано с атмосферой, которая рассеивает свет, а частично - с цветовыми рецепторами в наших глазах, известными как колбочки. В то время, как большая часть света, попадающего в наши глаза, была рассеяна до синего, который воспринимается рецепторами синего цвета, другие волны воспринимаются рецепторами красного цвета, приводя к тому, что эти цвета с очень короткими волнами воспринимаются как небесно-голубые, а вот без этих остаточных синих и фиолетовых волн голубой был бы намного более зеленоватым.
Этим же принципом объясняется изменение цвета неба во время заката, когда свет не такой прямой, что приводит к желтому эффекту. А, над водой, где влажность выше, закат кажется более оранжевым. В более загрязненных районах закат может казаться более красным.
А, что же касается дальтоников? Большинству из них не хватает красных колбочек или цветовых рецепторов, а это означает, что они все еще воспринимают небо как голубое.
Еще больше интересных фактов, загадок и научных объяснений вы найдете на канале ЗагФак, не забудьте подписаться!
И еще есть бонусные вещи о призмах и преломлении ... или вы можете просто добавить это в закладки, чтобы отправить их им. Кто может вспомнить все причины, по которым небо все равно голубое? Как гласит пословица: «небо не менее голубое, потому что слепой его не видит».