Каждый из нас хотя бы раз в детстве задавал этот вопрос: почему небо голубое? Ответ кажется простым, но за ним стоит удивительная физика рассеяния света, которая заодно объясняет и огненные закаты, и серость пасмурных дней, и даже то, почему смог делает небо белесым. Да, у нас уже была статья на эту тему, но давайте рассмотрим этот вопрос еще глубже.
Содержание
1. Какого цвета солнечный свет
2. Почему небо голубое, а не фиолетовое
3. Почему закаты и рассветы красные
4. Почему облака белые, а грязное небо серое
Какого цвета солнечный свет
Солнечный свет кажется нам белым, но это иллюзия. Если пропустить его через призму, он разложится на целый спектр цветов. Каждый из них — это световая волна с определенной длиной. Короткие волны — это синий и фиолетовый, длинные — красный и оранжевый. Между ними располагаются зеленый и желтый.
Пока весь этот «набор» летит от Солнца через пустоту космоса, ничего интересного не происходит — волны просто движутся вместе. Но стоит им добраться до земной атмосферы, начинается настоящее шоу. Дело в том, что в воздухе полно мельчайших частиц: молекулы газов (в основном кислород и азот), капельки воды, пылинки и кристаллики льда. И вот именно от столкновений с ними зависит, какой цвет мы увидим, подняв глаза к небу.
Размер видимых световых волн, к слову, поражает: менее одной миллионной доли метра. Это настолько мало, что волны способны «замечать» даже отдельные молекулы газа и взаимодействовать с ними.
Почему небо голубое, а не фиолетовое
Когда световая волна сталкивается с частицей, она отскакивает в случайном направлении — физики говорят, что свет рассеивается. Но вот ключевой момент: сила рассеяния сильно зависит от соотношения длины волны и размера частицы. Мелкие молекулы газа рассеивают коротковолновый синий свет гораздо сильнее, чем длинноволновый красный.
Именно поэтому, когда вы смотрите на небо в ясный полдень, отовсюду к вашим глазам прилетает рассеянный синий свет. Он буквально «разбрызгивается» молекулами воздуха во все стороны, создавая эффект голубого купола над головой.
Казалось бы, фиолетовый свет имеет еще более короткую длину волны и должен рассеиваться еще сильнее. Но наши глаза гораздо чувствительнее к синему, чем к фиолетовому, а часть фиолетового поглощается верхними слоями атмосферы. Результат — небо именно голубое, а не фиолетовое.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ: Радуга не везде состоит из 7 цветов. Разные народы считают цвета по разному!
Почему закаты и рассветы красные
По данным Optic 4 Kids, а закате или рассвете Солнце висит низко над горизонтом, и его лучам приходится проходить через атмосферу гораздо более длинный путь, чем в полдень. За время этого путешествия синий свет успевает рассеяться практически полностью — он «разлетается» по сторонам задолго до того, как лучи дойдут до ваших глаз.
А вот красные и оранжевые волны рассеиваются слабее всего, поэтому они благополучно добираются до наблюдателя. Проще говоря, закат — это то, что остается от белого света, когда из него «вычитают» синюю составляющую. Именно поэтому небо на горизонте полыхает оттенками от золотистого до темно-красного.
Мелкие частицы пыли и загрязнений в воздухе могут усиливать этот эффект и делать закаты еще более яркими. Но главная причина красных закатов — рассеивание на молекулах газа, а не на пыли. Пыль — лишь бонус к спектаклю.
Почему облака белые, а грязное небо серое
Если мелкие молекулы рассеивают преимущественно синий свет, то с крупными частицами все иначе. Капли воды в облаках имеют размер от 10 до 100 миллионных долей метра — это во много раз больше длины световой волны. Такие капли рассеивают все цвета примерно одинаково, без предпочтений. Вот почему облака выглядят белыми или серыми — они просто «передают» цвет падающего на них света.
Это же объясняет, почему облака на закате становятся розовыми, оранжевыми и алыми. Они работают как экран, на который природа проецирует свои цвета. Именно поэтому самые красивые закаты — те, на которых есть облака: без них краскам просто не на чем «отразиться».
Еще больше познавательных статей вы найдете в нашем Дзен-канале. Нас уже более 150 тысяч человек!
А вот крупные частицы загрязнения и пыли ведут себя похоже на облачные капли — рассеивают свет всех цветов почти одинаково. Результат не самый приятный: небо над загрязненным городом становится не голубым, а серовато-белым. Так что, если небо над вашим городом не радует голубизной, дело может быть не в облаках, а в качестве воздуха.
Почему небо голубое, а закаты красные: научные факты, которые вас удивят