Трава зеленая, небо голубое - детсадовские истины.
Ну вспомните - это же один из самых важных детских вопросов! И, кстати, - один из самых трудных для родителей.
«Подвох» в том, что если мама с папой не дружат с физикой, то сходу ответить на него не получится. Вот и отговариваются родители какими-нибудь «А как же иначе!», или «Просто так сложилось».
Еще со школы мы знаем: атмосфера состоит из различных газов. Это и кислород, углекислый газ, различные примеси. Все они - прозрачные.
В космосе, над Землей, черным-черно. Так почему же мы видим не кромешную тьму над головой, а голубое небо?
Почему оно не красное, не зеленое? Почему такая синева?
Наши глаза задают цвет неба
Все просто - человек воспринимает цвета зрением.
А оттенки - это не что иное, как определенная длина волны. Белый солнечный свет, который попадает в нашу атмосферу, тоже волна.
Только в атмосфере лучи преломляются. Это происходит из-за высокой плотности газов. Толщина атмосферы Земли доходит до 3000 км.
В результате мы видим небо голубым из-за физического явления - рассеивания солнечного света в атмосфере Земли. Цвета радуги не что иное, как “разложение” пучка света на лучи с разной длиной волны.
Синие и фиолетовые лучи имеют более короткую длину волны, чем другие цвета, поэтому они рассеиваются более эффективно.
Это означает, что больше синего и фиолетового света отражается во все направления.
Когда мы смотрим на небо - видим этот отраженный синий и фиолетовый свет, поэтому небо кажется голубым.
- Стоп-стоп! - скажете вы. Фиолетовый тоже видим? Но небо-то не фиолетовое, а глубокого синего или ярко голубого цвета.
Казалось бы - верное замечание. Тем более, что фиолетовая часть спектра имеет еще более короткую длину волны, чем синяя. Значит человеческим глазом должна восприниматься в первую очередь. Отчего же все не так?
Заглянем немного глубже в детали.
Солнечный свет “витает” в атмосфере благодаря явлению, называемому Рэлеевским рассеянием, когда свет не только продолжает распространяться в заданном направлении, но и под разными углами к нему. Даже частично назад.
Происходит это потому, что световой поток “наталкивается” на частицы атмосферы. Молекулы газов имеют разную плотность и находятся в движении. Когда луч “пробирается” между ними и “натыкается” на молекулы воздуха - он постоянно меняет направление.
Солнечный свет рассеивается преимущественно в голубой части спектра, что и создает для человека эффект голубого неба.
А если другое существо смотрит ввысь, не человек, - каким цветом для него окрашивается небо?
Кто видит марсианские пейзажи?
Человеческий глаз улавливает до нескольких миллионов оттенков.
Но далеко не все виды живых организмов воспринимают окружающий мир точно так же.
Вот несколько интересных фактов:
- Кошки, от больших до домашних, видят преимущественно серые оттенки. для выживания им просто не требуется различать цвет неба или апельсина. Серый небосвод их вполне устраивает. Зато кошки хорошо улавливают полутона, чтобы опознать в траве подвижную мышь;
- Змеи видят в инфракрасном диапазоне, для них небо вообще не имеет никакого цвета. Зато любые живые объекты «подсвечиваются» красным, чтобы можно было либо уползти и спрятаться, либо наброситься;
- А вот пчелы не различают красного цвета и видят его так же, как черный. Они способны различать всего несколько оттенков спектра: желтый, сине-зеленый и сине-фиолетовый цвета.
Поэтому солнечный денек, когда цвета "накладываются" друг на друга, для пчел выглядит как монохромный марсианский пейзаж.
Существуют виды, которые улавливают гораздо больше оттенков, чем человек.
Например, рак-богомол, различает инфракрасный и ультрафиолетовый диапазон. Правда, это морское существо вряд ли он станет смотреть на небо.
Восприятие цвета - способность глаза распознавать определенные волны. А они, в свою очередь, получают определенную длину за счет преломления в естественной линзе атмосферы солнечного света.
Человек конечно же улавливает на небе не только голубые оттенки.
На закате, когда лучи падают под другим углом, появляются красные и даже лиловые. Утром — бледно-розовые. В этом нет никакой магии.
Чистая физика рассеивания волн и анатомия человеческого глаза.