Почему небо голубое?

Каждый день мы поднимаем взгляд вверх — и видим голубое небо. Настолько привычное, что не возникает сомнений: а почему оно именно голубое? Чтобы разобраться, нужно немного заглянуть в законы физики и атмосферные особенности нашей планеты.

1. Что такое рассеяние света?

Свет, исходящий от Солнца, белый — он включает в себя все цвета видимого спектра (от фиолетового до красного). Когда солнечные лучи проходят через атмосферу Земли, они сталкиваются с молекулами газа, пылью и микроскопическими частицами. Эти частицы не поглощают свет, а рассеивают его во всех направлениях. Этот процесс называется рассеянием света.

Существует несколько видов рассеяния, но для нас главное — рейлеевское рассеяние. Оно происходит, когда длина волны света больше, чем размер рассеивающих частиц (например, молекул кислорода и азота в воздухе).

2. Почему синий цвет рассеивается сильнее?

Цвета видимого света отличаются по длине волны. Синий и фиолетовый свет имеют короткие волны, а красный и оранжевый — длинные. Именно коротковолновой свет (особенно синий) подвержен сильному рассеянию.

Формула рассеяния показывает, что интенсивность рассеивания обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны. Это значит: чем короче волна, тем больше её «разбросает» по атмосфере. Хотя фиолетовый свет рассеивается ещё сильнее синего, человеческий глаз менее чувствителен к фиолетовому. Поэтому мы воспринимаем небо именно голубым или синим.

3. Зависит ли цвет неба от времени суток?

Да! Утром, днём и вечером небо может выглядеть по-разному. В полдень солнце стоит высоко, и его свет проходит короткий путь через атмосферу — синий свет рассеивается прямо над нашими головами. Поэтому днём небо особенно ярко-голубое.

К вечеру Солнце опускается ниже, его свет проходит через более толстый слой атмосферы, а значит, ещё больше рассеивается — особенно короткие волны. Синие и фиолетовые лучи рассеиваются слишком сильно и почти не доходят до глаз, уступая место другим цветам спектра.

4. Почему на закате небо становится оранжевым?

На закате небо становится оранжевым, красным или даже пурпурным по той же причине — длинные волны (красный, оранжевый) рассыпаются меньше, чем короткие. Когда Солнце близко к горизонту, его свет теряет почти весь синий спектр на пути к нам, и остаются только более «упорные» красные оттенки. Именно они придают небу огненные краски на закате или рассвете.

5. Как цвет неба связан с атмосферой?

Цвет неба — прямой результат взаимодействия солнечного света с атмосферой Земли. Если бы у нас не было атмосферы вовсе, как на Луне, небо было бы абсолютно чёрным, даже при ярком Солнце.

Кроме того, количество частиц (пыли, водяного пара, загрязнений) влияет на оттенок неба. После дождя небо выглядит ярче и чище, а в загрязнённых или запылённых районах оно может быть бледным, сероватым или желтоватым.

6. Бывает ли небо не голубым?

Да! Голубое небо — это лишь одно из возможных состояний. В зависимости от условий, оно может быть:

• Серым— при облачности и плотных слоях водяного пара;
• Бледно-жёлтым или молочным— при смоге или пыльной буре;
• Красноватым— при сильных лесных пожарах или извержениях вулканов;
• Чёрным— ночью или в высокогорьях, где воздух сильно разрежен.

7. А на других планетах — какого цвета небо?

Цвет неба на других планетах зависит от их атмосферы:

• Марс: его тонкая атмосфера, богатая пылью, делает небо желтовато-оранжевым днём и голубоватым на закате (обратный эффект, чем на Земле!).
• Венера: плотная атмосфера, насыщенная серной кислотой, делает небо тускло-жёлтым или серым.
• Юпитер и Сатурн: у них нет твёрдой поверхности, но в верхних слоях атмосферы можно наблюдать золотисто-бурые и синие оттенки, в зависимости от высоты.
• Титан(спутник Сатурна): плотная азотная атмосфера окрашивает небо в оранжевый цвет.

🟦Вывод

Небо голубое — благодаря атмосфере и законам физики света. Синий цвет рассеивается сильнее, чем другие, поэтому именно он «заполняет» наш небосвод. Вечером, когда путь солнечных лучей через атмосферу становится длиннее, преобладают тёплые, красно-оранжевые оттенки. А где нет атмосферы — нет и привычного нам неба.

Такой, казалось бы, простой вопрос оказывается окном в удивительный мир оптики, астрономии и атмосферных явлений.