Небо над головой могло быть фиолетовым: как Солнце, атмосфера и человеческий глаз «выбрали» голубой цвет
Почему небо голубое, а не зеленое и не фиолетовое? Этот вопрос наверняка приходил в голову многим. Ответить на него совсем не сложно, если знать физику. Ну а для тех, кому эта наука дается с трудом, мы подготовили простое объяснение данному явлению.
Откуда берется цвет
Так наши глаза воспринимают электромагнитные волны разной длины. Видимый свет включает в себя целый спектр оттенков - от фиолетового до красного. Когда все они смешиваются, мы видим белый свет.
Проходя через атмосферу Земли, он сталкивается с молекулами газов (азота, кислорода) и частицами пыли. Это вызывает рассеяние света – процесс, при котором световые волны отклоняются в разные стороны. Ключевой момент состоит в том, что разные цвета рассеиваются по‐разному.
Почему голубой побеждает
В XIX веке английский физик Джон Уильям Стретт, барон Рэлей, открыл важный закон, который в упрощенном виде можно сформулировать следующим образом: чем короче волна –тем сильнее она рассеивается.
Российский физик Леонид Исаакович Мандельштам уточнил, что рассеяние происходит не на отдельных молекулах, а на микроскопических неоднородностях плотности воздуха – флуктуациях, возникающих из‐за теплового движения молекул.
Сравним длины волн основных цветов: фиолетовый: – около 400 нм, синий – 450 нм, голубой – 475 нм, зеленый – 550 нм, желтый – 600 нм, красный – 700 нм.
Из‐за этой зависимости голубой свет рассеивается примерно в 5 раз сильнее, чем красный. Поэтому, когда мы смотрим ввысь (не прямо на Солнце), то видим преимущественно рассеянный голубой свет.
Что не так с фиолетовым
На основе вышесказанного может возникнуть закономерный вопрос: если самые короткие волны рассеиваются сильнее всего, почему же небо не фиолетовое? Солнце излучает его куда меньше, чем голубого, к тому же большая часть поглощается в верхних слоях атмосферы.
Кроме прочего, человеческие глаза менее чувствительны к нему, чем к голубому, зеленому и красному. Ну а в загрязненном воздухе крупные частицы пыли добавляют к рассеянному голубому свету отраженный прямой солнечный свет, из‐за чего небо кажется белесоватым. Но это не меняет основной механизм рэлеевского рассеяния.
Почему на закате небеса красные
В вечернее время солнечный свет проходит через атмосферу под большим углом, то есть преодолевает гораздо большее расстояние, чем днем. В результате короткие волны полностью рассеиваются, тогда как длинные доходят почти без потерь. В результате наблюдатель видит красные, оранжевые и розовые оттенки неба.
Полезно знать
В 1883 году произошло мощное извержение вулкана Кракатау в Индонезии. Огромное количество мельчайших частиц попало в верхние слои над поверхностью планеты и распространилось по всему земному шару.
Вскоре люди в самых разных уголках мира стали замечать необычные эффекты в сумерках: закатные периоды приобрели особенно насыщенные тона, а в течение нескольких месяцев после события многие наблюдали яркие, почти огненные оттенки у горизонта. В отдельных местах даже появлялись причудливые узоры, напоминающие языки пламени, растянувшиеся вдоль линии, где земля встречается с далью.
Данное явление длилось около трех лет – пока частицы постепенно не осели. Художники того времени запечатлели эти необычные картины на полотнах: например, некоторые исследователи считают, что знаменитые закаты на картинах Эдварда Мунка могли быть вдохновлены именно этими послевулканическими влияниями.
