Когда мы сталкиваемся с повседневными явлениями – будь то синее небо, звуки грома или красивая луна – редко задумываемся о том, почему все именно такое. Почему небо синее? Откуда возникает гром? Почему на ночном небе всегда видно луну? Задавая эти вопросы, нам лень искать правильные ответы, мы ограничиваемся догадками или вовсе не ищем ответы, принимая эти вещи как должное, хотя ответы на такие вопросы могут оказаться удивительными и даже изменить наше восприятие мира. Мы решили ответить на подобные вопросы за вас, в новой рубрике "Почему так? А, вот почему!".
Сегодня мы узнаем:
- Почему небо именно синее?
- Откуда берется гром?
- Как возникает радуга?
- Почему луна всегда есть на ночном небе и почему у нее есть разные фазы?
- Почему мы видим звезды только ночью?
- Почему в космосе нет звука?
- Почему мы плачем когда режем лук?
- Почему стекло прозрачное?
Почему небо именно синее?
Небо кажется синим из-за явления, называемого рассеянием света. Солнечный свет белый, но на самом деле он состоит из множества цветов спектра (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый), каждый из которых имеет свою длину волны. Когда свет проходит через атмосферу Земли, состоящую из молекул воздуха и мелких частиц, более короткие волны (синий и фиолетовый) рассеиваются во все стороны сильнее, чем длинные волны (красный, оранжевый). Однако наш глаз более чувствителен к синему свету, чем к фиолетовому, поэтому мы видим небо синим.
Кроме того, если небо чистое, то синий цвет особенно заметен, потому что атмосфера рассевает много синего света. При заходе и восходе солнца, когда солнечные лучи проходят через более толстый слой атмосферы, коротковолновые цвета рассеиваются настолько сильно, что мы видим преимущественно красные и оранжевые оттенки. Это и создаёт красивые закаты и рассветы.
Откуда берётся гром?
Гром — это звук, создаваемый молнией. Когда молния проходит через воздух, она нагревает его до очень высокой температуры (примерно 30,000 градусов по Цельсию) буквально за миллисекунды. Это приводит к моментальному расширению воздуха вокруг молнии. Это расширение происходит так быстро, что создаёт ударную волну — её мы и слышим как гром.
Звук распространяется медленнее, чем свет, поэтому мы всегда видим молнию перед тем, как слышим гром. Чем дальше молния, тем больше времени проходит между вспышкой и звуком. Это простое явление позволяет нам даже оценивать расстояние до грозы: каждый секундный промежуток между молнией и громом равен примерно 340 метрам.
Как возникает радуга?
Радуга образуется, когда солнечный свет проходит через капли воды, подвешенные в воздухе после дождя. Каждый луч света преломляется (меняет направление) на поверхности капли, затем отражается от её внутренней поверхности и снова преломляется при выходе. В процессе этого свет разделяется на свои составляющие цвета, потому что каждый цвет имеет свою длину волны и преломляется под разным углом.
Радуга имеет семь основных цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Каждый цвет выходит под своим углом, создавая разноцветный спектр. Именно поэтому радуга имеет форму дуги — это отражение угла, под которым свет преломляется и выходит из каждой капли воды. Радуги часто появляются на противоположной стороне от Солнца, когда в воздухе есть достаточно влаги.
Почему луна всегда есть на ночном небе и почему у неё есть разные фазы?
Луна вращается вокруг Земли и постоянно присутствует на нашем небе. Мы чаще видим её ночью, потому что свет Солнца не засвечивает её. Однако Луна видна и днём, просто её свет становится незаметным на фоне яркого дневного неба. Луна не светит сама по себе — она отражает солнечный свет, и именно это отражение мы видим.
Лунные фазы (например, новолуние, полнолуние) возникают из-за положения Луны относительно Солнца и Земли. Когда Луна движется вокруг Земли, мы видим разные части её освещённой поверхности. Например, при полнолунии мы видим полностью освещённую сторону Луны, потому что Солнце находится прямо за Землёй, а при новолунии Луна находится между Землёй и Солнцем, и её освещённая сторона обращена от нас.
Почему мы видим звёзды только ночью?
Звёзды — это огромные раскалённые шары газа, подобные Солнцу, и их свет достигает Земли круглосуточно. Однако днём мы не можем видеть звёзды из-за яркого света Солнца, который засвечивает небосвод. Атмосфера Земли рассеивает солнечный свет, и это делает небо ярким, скрывая слабый свет звёзд.
Ночью, когда Солнце находится ниже горизонта и его свет не освещает небо, звёзды становятся видны. Чем дальше звезда, тем слабее её свет, поэтому в городах, где есть много искусственного освещения, мы видим меньше звёзд, чем в тёмных местах, например, в горах или в пустыне.
Почему в космосе нет звука?
Звук — это волны, которые распространяются через среду (воздух, воду или твёрдые объекты). В космосе практически нет вещества — это вакуум, и в нём нет воздуха, через который звуковые волны могли бы распространяться. Именно поэтому в космосе "тихо". Даже если бы рядом с вами в космосе произошёл взрыв, вы бы ничего не услышали.
Внутри космических кораблей или станций, где есть атмосфера, звук может распространяться. Однако если бы вы находились снаружи в открытом космосе, то вообще не смогли бы услышать никаких звуков, потому что звук просто не может перемещаться в пустоте.
Почему мы плачем, когда режем лук?
Когда мы режем лук, разрушаются клетки его тканей, что приводит к выделению ферментов и серосодержащих веществ. Эти вещества испаряются и попадают в воздух. Когда они достигают наших глаз, они вступают в реакцию с влагой на поверхности глаз и образуют слабую серную кислоту. Эта кислота раздражает нервные окончания в глазах, и они начинают слезиться, пытаясь смыть раздражитель.
Интересно, что разные сорта лука могут вызывать слёзы с разной интенсивностью, так как они содержат разные уровни серосодержащих соединений. Некоторые люди менее чувствительны к этим веществам, а другие могут чувствовать раздражение сильнее.
Почему стекло прозрачное?
Стекло прозрачно благодаря своей атомной структуре. Свет — это электромагнитные волны, и когда они проходят через материалы, атомы могут поглощать часть этих волн. В большинстве твёрдых материалов атомы поглощают или отражают свет, что делает их непрозрачными. Однако у стекла атомы расположены так, что они не поглощают световые волны в видимом спектре, и свет свободно проходит через него.
Стекло, несмотря на кажущуюся твёрдость, по своей природе аморфно, то есть его атомы не упорядочены так, как в кристаллах. Это одна из причин, почему оно пропускает световые волны. Оно может отражать и поглощать лишь незначительную часть света, но большая часть его проходит сквозь стекло, делая его прозрачным.