Когда я был маленьким, я читал много книг.
И каждый раз, встречая в тексте словосочетание «голубые дали», я считал его просто красивой метафорой — что-то вроде «искромётного юмора» или «красного словца» — где, понятное дело, нет ни настоящих искр, ни красных слов.
Однако потом я подрос, и стал ходить в походы. И вот на природе, особенно в горах, я своими собственными глазами увидел: даль действительно голубая.
Тогда я воспринимал это как данность. Ну, голубая — и голубая. Главное, что это красиво.
А вот о том, почему она голубая, я узнал существенно позднее, уже после школы.
Физика этого процесса не очень сложная, но частично выходит за рамки школьной программы.
В этой статье я расскажу про физические явления, которые и создают эту самую «голубую даль».
Для начала давайте полюбуемся фотографиями осеннего Алтая, которые я сделал совсем недавно. Обратите внимание на горы на заднем плане, словно тонущие в голубоватой дымке.
У художников это явление называется воздушной перспективой.
Отчасти это эффект лёгкой дымки, которая становится тем гуще, чем объект дальше от нас. Удалённые объекты становятся более размытыми, тени светлеют, а светлые участки, наоборот, темнеют.
Такая дымка — ни что иное, как частицы воды (тумана), реже — пыли, дыма и даже эфирных масел растений.
В зависимости от времени суток и погоды она может быть как еле заметной (в исключительных случаях исчезая вовсе) так и абсолютно плотной, превращаясь в предельном случае в густой туман.
Однако сама по себе дымка, как правило, бесцветна (если речь не идёт о дыме и пыли) — она только обесцвечивает предметы по мере их удаления от наблюдателя, снижает контраст.
А что же придаёт ей голубой оттенок?
А вот здесь как раз нужно немного физики, выходящей за пределы школьной программы.
На расстояниях, больших 5 километров, в силу вступает эффект молекулярной дымки — тот же самый, что делает небо голубым, а закаты оранжевыми. Также он называется рэлеевским рассеянием — в честь британского физика лорда Рэлея, изучавшего это явление. Заодно теперь мы знаем, что такое даль — это «дальше 5 километров».
Солнечный свет проходит через атмосферу не совсем равномерно. Фотоны с большей длиной волны (синие и фиолетовые) рассеиваются гораздо сильнее, чем фотоны с меньшей длиной волны (оранжевые и красные).
Но в спектре солнца фиолетовых фотонов гораздо меньше, чем голубых, да и глаз наш воспринимает фиолетовый хуже, чем синий и голубой.
Всё это приводит к тому, что на больших расстояниях все предметы приобретают голубой оттенок — таков цвет нашего неба, если освещать его нашим солнцем и смотреть нашими глазами.
Ну а во время заката за счёт того, что лучи солнца распространяются почти параллельно земле и проходят гораздо больший путь, эффект рэлеевского рассеяния усиливается многократно.
Закатные лучи почти полностью теряют все цвета кроме красных и оранжевых — и чем ниже солнце к земле, тем интенсивнее его цвет.