Известно, что небо голубого цвета – это причина взаимодействия озонового слоя и солнечного света. Но что конкретно происходит с точки зрения физики и почему небо голубое? Теорий на этот счёт существовало несколько. Все они, в конечном итоге, подтверждают, что основная причина – это атмосфера. Но также объясняется и механизм взаимодействия.
Главный факт касается солнечного света. Известно, что солнечный свет имеет белый цвет. Белый цвет – это сумма всех спектров . Он может быть разложен на радугу (или спектры) при прохождении через дисперсионную среду.
Исходя из этого факта, учеными было предложено несколько теорий.
Первая теория объясняла голубой цвет тем самым рассеянием на частицах в атмосфере. Предполагалось, что большое количество механической пыли, частичек пыльцы растений, водяного пара и других мелких включений работают как дисперсионная среда. В результате до нас доходит только спектр голубоватого цвета. Но как тогда объяснить, что цвет неба не меняется зимой или на севере, где таких частичек меньше или их природа отлична? Теория была довольно быстро отвергнута.
Следующая теория предполагала, что световой поток белого цвета проходит через атмосферу, которая состоит из частиц. При прохождении через их поле светового луча частицы возбуждаются. Активированные частицы начинают испускать дополнительные лучи. Это и окрашивает солнечный цвет в голубоватый цвет. Белый свет помимо механического рассеивания и его дисперсии активирует и частицы атмосферы. Явление напоминает люминесценцию. На данный момент это объяснение является .
Последняя теория наиболее простая и она является достаточной для объяснения основной причины явления. Смысл ее очень похож на предыдущие теории. Воздух способен рассеивать свет по спектрам. Именно это является основной причиной голубого свечения. Свет с короткой длиной волны рассеивается интенсивнее, чем с короткой. Т.е. фиолетовый цвет рассеивается сильнее, чем красный. Этот факт объясняет изменение цвета неба на закате. Достаточно изменить угол солнца. Это и происходит при вращении земли, и цвет небосвода меняется на оранжево-розовый на закате. Чем выше солнце над горизонтом, тем более голубой свет мы будем видеть. Причина всему – та самая дисперсия или явление разложения света по спектрам.
Кроме всего этого, нужно понимать, что нельзя исключать все обозначенные выше факторы. Ведь каждый из них дает некоторый вклад в общую картину. Например, несколько лет назад в Москве в результате обильного цветения растений весной образовалось плотное облако пыльцы. Оно окрасило небо в зеленый цвет. Это довольно редкое явление, однако оно показывает, что отвергнутая теория про микрочастицы в воздухе также имеет место быть. Правда, теория эта не является исчерпывающей.
Наверняка каждый человек хотя бы однажды задумывался о том, почему небо голубое, а не зелёное или, к примеру, оранжевое. Казалось бы, такой простой вопрос! Но как найти на него ответ? Как объяснить детям, почему небо голубого цвета? Давайте разбираться! Ведь физики давно предложили нам несколько версий. Что примечательно, до сих пор ведутся научные споры по этой теме. Так что и каждый из нас может трактовать ответ по-своему.
Почему небо голубое – самые популярные ответы
Итак, почему небо имеет голубой цвет или, по крайней мере, кажется таким? Чтобы дать правильный ответ на этот, казалось бы, простой вопрос для детей, необходимо погрузиться в мир физики. Тогда это явление окажется вполне понятным. Ведь ещё в школе на уроках природоведения ученикам рассказывалось о том, почему мы видим небо голубым. Всё дело заключается в том, что таким образом между собой взаимодействуют солнечный свет и озоновый слой. Однако здесь не всё так однозначно, как кажется на первый взгляд. Существует несколько теорий, объясняющих механизм этого взаимодействия. Давайте с ними познакомимся!
Теория №1
Наиболее простая и доступная для понимания теория, которая позволяет объяснить почему небо имеет голубой цвет, и помогает дать ответ детям, касается очень простого явления. Дело заключается в том, что воздух рассеивает свет по различным спектрам. В результате возникает голубое свечение, а короткая световая волна делает это рассеивание более интенсивным.
На заметку! Кстати, именно этим фактом можно объяснить и то, что на закате цвет неба становится другим. Просто угол падения солнечных лучей изменяется.
Если говорить простыми словами и давать короткий ответ, то основная причина небесной голубизны – дисперсия, то есть разложение света по спектрам. Чем выше солнце находится над линией горизонта, тем более голубым кажется небо.
Теория №2
Другая теория, которая объясняет нам, почему небо голубое, говорит о том, что это явление связано с рассеиванием различных частиц в атмосфере. Тут речь заходит о механической пыли, обыкновенном паре, пыльце растений, прочих мелких включений. Все вместе они работают как дисперсионная среда. За счёт такого взаимодействия наш глаз улавливает только голубоватый цвет.
Обратите внимание! Эта теория многими учёными отвергнута. Проблема заключается в том, что она не объясняет изменения цвета неба в зимний период или в северных регионах.
Теория №3
Если вы не знаете, как объяснить трёхлетнему ребёнку, почему небо голубое, то познакомьтесь и с этой теорией. Некоторые учёные провели исследование и сделали вывод, что световой поток имеет белый цвет, то есть это сумма всех спектров, которые могут быть разложены на другие цвета (радугу). Он проходит сквозь атмосферу, состоящую из многообразия частиц. Когда через атмосферу проходит солнечный луч, частицы становятся активными и выпускают свои (то есть дополнительные) лучи. В результате свет солнца окрашивается в голубой оттенок. Происходит своеобразная природная люминесценция.
В настоящий момент именно третья теория большинством учёных считается наиболее правильной. Она даёт максимально исчерпывающий ответ на вопрос, почему небо кажется нам голубым. Она раскрывает большую часть факторов. На данный момент в ней не выявлено расхождений и несостыковок. Хотя есть ряд исследователей, утверждающих, что этот вариант не является истинным.
В ясный солнечный день небосвод над нами имеет ярко-синий цвет. Вечером, на закате, небо обретает приятный для глаза глубокий красный цвет с многочисленными оттенками. Так почему же небо днем голубое? Что делает закат красным? Каким образом прозрачный воздух переливается синими и красными оттенками в разное время суток?
Я представлю 2 ответа здесь: первый - более упрощенный для широкого читателя, второй - более научный и точный. Выберите уж сами, какой вам по душе.
1. Почему небо голубое, а не зеленое? Ответ для чайников
Свет от Солнца или лампы выглядит белым, но на самом деле белый цвет-это смесь всех 7 существующих цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового (рис. 1). Небо (атмосфера) наполнено воздухом. Воздух представляет собой смесь з крошечных молекул газа и небольших кусочков твердого материала, такого как, например, пыль. Так как солнечный свет проходит сквозь воздух, он сталкивается с частицами воздуха. Когда луч света попадает на молекулы газа, он может "отскочить" в другом направлении (рассеиваться).
Некоторые составные цвета белого света,такие как красный и оранжевый, проходят от Солнца к нам в глаза прямо, без рассеивания. Но большинство лучей голубого цвета "отскакивает" от частиц воздуха по всем направлениям. Таким образом, все небо оказывается буквально пронизанным голубыми лучами. Когда вы смотрите вверх, часть этого голубого света достигает глаза и вы видитеотовсюду над головой голубой свет! Вот,собственно, почему небо голубое!
Естественно, все упрощено по максимуму, но ниже представлен параграф, где более фундаментально описано свойство нашего с вами любимого неба над головой и причины, которые объясняют, почему все-таки цвет неба именно голубой, а не зеленый!
2. Почему небо голубое? Ответ для продвинутых
Давайте рассмотрим более детально природу света и цвета. Цвет, как все знают, - это свойство света, которое могут воспринимать и определять наши глаза и мозг. Свет от солнца - это большое количество белых лучей, которые состоят из всех 7 цветов радуги. Свет обладает свойством дисперсии (рис. 1). Всё освещается Солнцем, но некоторые предметы отражают лучи только одного цвета, например, синего, а другие предметы - только лучи желтого и тд. Таким образом человек определяет цвета. Итак, Солнце светит на Землю своими белыми лучами, но её окутывает атмосфера (толстый слой воздуха), и когда этот белый (состоящий из всех цветов) луч проходит через атмосферу, именно воздух рассеивает (распространяет) все 7 цветных лучей белого солнечного луча, но с большей силой именно его сине-голубые лучи (проще говоря, атмосфера буквально начинает светиться голубым цветом). Другие цвета напрямик попадают от Солнца к нам в глаза (рис 2).
Почему именно голубой цвет поддается наибольшему рассеиванию в атмосфере? Это природное явление, и описывается оно физическим законом Рэлея. Если объяснять проще, то существует формула, которую вывел Рэлей в 1871 году, и которая определяет, как зависит рассеивание света (луча) от цвета этого луча (то есть от такого свойства луча, как его длина волны). И так уж получилось, что наименьшую длину волны и соответственно наибольшее рассеивание имеет именно небесно-голубой цвет.
Почему во время восхода и Заката небо красное? На закате или восходе Солнце находится низко над горизонтом, из-за чего солнечные лучи наклонно падают
ют на Землю. Длина луча, естественно, многократно увеличивается (рис. 3), и поэтому на таком огромном расстоянии почти вся коротковолновая (сине-голубая) часть спектра рассеивается в атмосфере и не доходит до поверхности Земли. Доходит до нас только длинные волны, жёлто-красные. Как раз такой цвет и приобретает небо во время восхода заката. Вот почему небо кроме голубого и синего бывает и желтым и красным!
А сейчас для полного понимания всего вышесказанного несколько слов о том, что из себя представляет атмосфера.
Что такое атмосфера (небесный свод)?
Атмосфера представляет собой смесь молекул газа и других материалов, окружающих Землю. В основном атмосфера состоит из газов азота (78%) и кислорода (21%). Газы и вода (в виде паров, капель и ледяных кристаллов) являются наиболее распространенными составными частями атмосферы. Есть также небольшое количество других газов, а также множество мелких твердых частиц, таких как пыль, сажа, пепел, соль из океанов и тд. Состав атмосферы меняется в зависимости от географического положения, от погоды и многого другого. Где-то может быть больше воды в воздухе после ливня или рядом с океаном, где-то вулканы извергают большое количество частиц пыли высоко в атмосферу.
Атмосфера более плотная в своей нижней части, рядом с Землей. Она с высотой постепенно утончается. Не существует резкого разрыва между атмосферой и пространством. Вот почему мы видим переливы голубого и синего на небе, именно потому, что атмосфера на небе везде разная, имеет различную структуру и свойства.
Вы когда-нибудь задумывались почему небо голубое? Ведь атмосфера состоит из прозрачного воздуха, а солнечный свет имеет белый цвет. Как же так получается, что днем при свете Солнца небо становится голубым и непрозрачным. Вплоть до 1899 года этот парадокс был неразрешим, но сейчас наука знает ответ.
Почему небо голубого цвета?
Ответ кроется в природе света. Белый свет состоит из семи цветов спектра: красного, оранжевого, желтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового, каждому из которых соответствует определенная длина волны. Волны красного света имеют наибольшую длину, оранжевые - чуть меньшую... фиолетовые - самые короткие.
- Солнце
- Лучи света
- Цвета спектра, которые составляют видимую часть излучения (света) нашего Солнца.
- Земля
При прохождении через плотную земную атмосферу свет начинает рассеиваться, преломляясь на мельчайших частичках газа, водяного пара и пыли. Как вы уже наверное догадались, не все составляющие спектра рассеиваются одинаково. Так длинные красные волны практически не рассеваются в стороны, следуя за лучом до самой земли. Синий коротковолновой свет наоборот очень хорошо рассеивается в стороны, окрашивая весь небосвод в сине-голубые тона.
- Световые волны
- Атмосфера Земли
- Преломление и рассеивание синей части спектра
Чем короче волна света, тем сильнее она рассеивается в атмосфере, и наоборот. Номером «3» на рисунке отмечен процесс преломления света на молекулах газа, частичках пыли и каплях воды, наполняющих атмосферу.
Короткий ответ : Синяя часть цветового спектра Солнца, вследствии короткой длины волны, лучше рассеивается в земной атмосфере в сравнении с 6 другими цветами спектра.
Почему небо НЕ фиолетовое?
Фиолетовая часть спектра действительно имеет более короткую длину волны, чем синяя, в связи с чем лучше рассеивается в атмосфере. Тем не менее, наше небо не фиолетовое. Почему? Во-первых, Солнце имеет неравномерный спектр - фиолетового излучения значительно меньше синего. Во-вторых, глаза человека менее чувствительны к фиолетовому цвету.
Почему закат красный?
Во время рассвета и заката солнечный свет идет по касательной к поверхности земли - расстояние проходимое лучом через атмосферу значительно увеличивается. Весь коротковолной свет рассеивается в стороны за долго до того, как достигнет наблюдателя. Доходят до земли только длинные оранжевые и красные волны, которые незначительно рассеиваются вдоль прямых лучей и окрашивают локальную часть небосвода.
Древние греки считали: «Небо является голубым, потому что создано из чистейшего горного хрусталя!». При этом хрусталь является многослойным - потому и обладает голубым цветом. Если Вы положите перед собой кусочек обычного стекла - оно будет прозрачным. Однако если Вы сложите в кучу несколько кусочков и попытаетесь посмотреть через них - окажется, что Вы увидите не то, что на самом деле находится позади всей конструкции, а какую-то непонятную голубизну.
Так и в нашем случае, небо является рядом хрустальных сфер, которые с ювелирной точностью расположены одна внутри другой. В середине всего этого набора сфер и расположилась Земля со своими крепостями, харчевнями, дорогами, горными вершинами, храмами, городами и морями. На одной сфере расположилось ярко пылающее Солнце. На другой сфере - Луна. Третья сфера усыплена бесконечным множеством звезд, которые то и дело отрываются от хрустальной поверхности и падают вниз. Все остальные сферы размещают на себе по одной из большого множества планет.
Все эти сферы вращаются, причем каждая обладает своим направлением и скоростью. Они вращаются без скрежета и скрипа, а в самом центре этой удивительной системы расположилась в «мировой» пустоте наша ни на что не похожая и важная планета. Наверное, величественное зрелище!
В данную теорию, почему небо голубого цвета, искренне верили древние греки. Однако, что именно заставило их так думать? Ведь небо невозможно пощупать, его можно только созерцать. Созерцать и размышлять, строить самые невероятные догадки. В наше время подобные догадки принято называть «научной теорией», одна древние греки не заморачивались и так их и называли - догадки.
Почему небо голубое (по версии учёных)?
Современные ученые смогли найти правильный ответ и доказать, почему небо голубое. Физика довольно длительное время скрывала данную тайну, точнее атмосфера нашей планеты. Как всем известно, воздух сам по себе является бесцветным газом, однако, когда в него проникают солнечные лучи - свет начинает распадаться на 7 основных цветов:
Поскольку в этом процессе голубой и синий цвет обладают явным преимуществом - потому мы и видим небо сине-голубым.
Самым удачным примером этого процесса является сравнение дня и ночи. Ночью солнечные лучи отсутствуют, поскольку Солнце в данный момент будет освещать противоположную сторону планеты. Благодаря отсутствию света мы можем увидеть истинный цвет атмосферы, если быть точными, то отсутствие какого-либо цвета, прозрачность. Сквозь прозрачный воздух мы имеем возможность видеть другие галактики, звезды, платы, черный космос. В тот момент, когда Солнце снова начинает освещать нашу сторону планеты - небо становится лазурным. Таким образом, небо является некой голубой шторой, за которой космос скрывается от нас в светлое время суток. Вот почему небо днем голубое, а ночью - прозрачное, из-за чего нам кажется, что черное.
Почему небо голубое только во время ясной погоды. Дело в том, что в пасмурную погоду весь спектр световых лучей просто не в силах пробиться к поверхности Земли, а те немногочисленные лучи, которые смогли до нас достать - преломляются водой, которая находится во взвешенном состоянии на очень большой высоте. Именно эта вода искажает световые волны.
Теперь вы убедились, что вся причина смена цветов неба в непоколебимых законах физики.
Loading...