Отражательные туманности
Наконец, заглянем далеко в космос, туда, где сейчас рождаются звезды.
Комплекс туманностей ро Змееносца. Фото: Jim Misti/Steve Mazlin/Robert Gendler
Вот целый комплекс из космических газопылевых облаков, расположенный на границе созвездий Змееносца и Скорпиона
Обратите внимание: часть облаков ярко светится красноватым свечением, другая часть, наоборот, поглощает свет и напоминает черные провалы. Наконец, третья часть имеет голубоватый цвет
Все три типа облаков состоят в основном из водорода с небольшой примесью пыли и молекул. Почему же они выглядят по-разному? Все дело в их температуре. Нагретые светом погруженных в них звезд, облака начинают сами светиться. Красное свечение — излучение водорода. Очень холодные облака, наоборот, поглощают свет и потому непрозрачны для нас. Наконец, холодные, но расположенные недалеко от ярких звезд облака выглядят голубоватыми. Они отражают свет звезд, рассеивая его так же, как и атмосфера Земли!
Post Views:
12 394
Сколько материков на Земле и как они называются?
Быстрый ответ: 6 материков (не 7!).
Земля — третья от Солнца планета и пятая по своим размерам среди всех планет солнечной системы. Образовалась она около 4,5 миллиарда лет назад, а жизнь на ней появилась примерно спустя 600 миллионов лет. Впрочем, точно подтвердить эти данные не может никто, разве что когда-нибудь не изобретут машину времени.
Несмотря на то, что наша планета невероятно большая, большую ее часть занимает вода — примерно 71%, а все остальное — континенты (материки) и острова. О первых мы расскажем чуть более подробно.
Всего на Земле шесть материков.
Евразия — самый больший из материков, его площадь составляет около 54 миллионов квадратных километров. Большая часть Евразии расположена в Северном полушария, меньшая — в Южном. Континент разделен на две части света: Азию и Европу. Омывается четырьмя океанами: Тихим, Атлантическим, Северным Ледовитым и Индийским. Наша страна занимает достаточно обширную территорию Евразии.
Африка является вторым материком по площади (примерно 30 млн квадратных километров). Население Африки по некоторым данным составляет миллиард человек. Считается, что именно здесь зародились первые люди — в Африке были найдены остатки самых древних людей, известных науке.
Северная Америка располагается на севере Западного полушария Земли, ее площадь составляет около 20 миллионов квадратных километров. В Североамериканском регионе расположены две особо крупных страны: США и Канада. Это относительно молодой материк — во всяком случае его открытие состоялось лишь в 1502 году.
Южная Америка расположена в Западном и Южном полушариях планеты. В состав материка входят 12 стран, а также множество островов, которые разделены между государствами. Площадь — почти 18 миллионов квадратных км.
Вся территория материка Австралия является основной частью государства Австралийский Союз. Это относительно небольшой материк, расположенный в Восточном и Южном полушариях Земли , площадь которого составляет около 7,7 миллиона квадратных километров.
Колерная карта
Аддитивное смешение цветов
Если размышлять дальше, то захочется спросить почему небо днем голубое, а на закате красное. Разгадка в том, что во время заката солнечный диск приближается к горизонту и мы смотрим на него не поперек атмосферной толщи, как днем, а как бы вдоль нее. Путь лучей до наших глаз заметно увеличивается и синие волны становятся не видны, потому что рассеиваются, не доходя до зрения человека. Этот же принцип объясняет почему, когда зенит неба голубого цвета, у горизонта оно гораздо бледнее, иногда совсем белое.
Еще одно интересное цветное небесное явление. На закате, в последнее мгновение, когда синие волны спектра уже совсем не достигают глаз наблюдателя, а красные уже скрываются за горизонтом, у верхней кромки Солнца вспыхивает зеленый луч. Это удивительное зрелище длится несколько секунд. Наблюдать его можно практически везде, где открыта линия горизонта. На море, за счет влажности воздуха, который работает как лупа и увеличивает солнечный диск, это смотрится еще лучше.
Когда небо затянуто тучами, они поглощают свет и оттого выглядят серыми. По своей сути серый цвет — это не даже цвет как таковой, а его отсутствие.
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.
На самом деле это уникальное природное явление постоянно даёт темы для размышлений. Ведь не так давно учёным удалось наблюдать удивительную картину: в Москве небо в одном из районов окрасилось в яркий зелёный цвет. Так что, вероятно, в скором времени возникнет ещё одна теория, объясняющая процесс, который мы ежедневно можем наблюдать в природе из любой точки мира. Будем надеяться, что в ближайшем будущем исследователи найдут максимально исчерпывающий ответ на этот вопрос и представят всем нам неопровержимые доказательства своей правоты.
История голубого неба
С окрашиванием неба в голубой цвет всё немного сложнее. Вернее, ещё в середине XIX века учёным казалось, что здесь тоже нет загадок. Ведь уже тогда было известно, что наша атмосфера состоит из нескольких газов, преимущественно углекислого, азота и кислорода.
Знали физики уже и то, что солнечный свет, хотя и кажется белым, имеет в своём составе 7 цветов, известных всем и поныне, как цвета радуги. Белый цвет можно без проблем разложить на эти цвета, или, говоря языком науки, получить полный спектр.
Поэтому сразу выдвинули теорию, которая гласила: молекулы газов, составляющих атмосферу Земли, способны раскладывать белый солнечный свет на спектр и задерживать в себе большую его часть, пропуская к наблюдателю на поверхности планеты только сине-голубые лучи. Таким образом, человек на Земле видел бы небо голубоватым.
Все остались были довольны эти объяснением, пока английский учёный Д. Рэлей в самый последний год XIX века не провёл ряд опытов, в которых уверенно доказал: молекул воздуха и частиц пыли для подобного разложения недостаточно! Научный мир изумился…
Но, к счастью, тот же Рэлей вскоре нашёл и новое объяснение. Оказывается, фотоны света, встречаясь с молекулами воздуха, активируют их, и уже активированные молекулы, в свою очередь, испускают новые фотоны, но уже не белые, а синие и голубые. Вот почему мы видим наше небо голубоватым. И, кстати, даже если смотреть на планету из Космоса, она тоже выглядит голубым шариком: ведь «голубые» фотоны вылетают из атмосферы и вверх, и вниз.
Вот такой, совсем непростой ответ мы получили на обычный детский вопрос. Кстати, если отвечать на него маленьким детям, достаточно будет сказать, что голубым солнечный свет становится из-за того, что он фильтруется атмосферой Земли, как грязная вода очищается, проходя сквозь плотную бумажную салфетку.
А нам, взрослым, услышав от ребёнка, почему трава зелёная, а небо голубое, не стоит сразу смотреть на малыша «сверху вниз». Для начала подумаем: а знаем ли мы сами правильные ответы на такие незамысловатые вопросы? И, кстати, можем приготовиться к следующему возможному вопросу: «А почему же тогда небо на закате оранжевое?».
Почему небо Голубое, а трава зеленая. Почему трава зелёная, а небо голубое? Непростые ответы на детские вопросы
Известно, что самыми сложными нередко оказываются очень простые, практически детские, вопросы. На самом деле, взрослые льстят себе, считая, что подобные вопросы задают маленькие дети, потому что они мало знают. Просто дети не находятся в плену стереотипов, к тому же они любознательны, чего, увы, часто не скажешь о взрослых. Но спросите у взрослого, почему трава зелёная, а небо голубое, и, с высокой долей вероятности, точного ответа вы не получите.
Сначала о траве
Здесь всё относительно просто. Известно, что растения на Земле поглощают солнечную энергию, расщепляя её, «строя», таким образом, свои ткани. Другими словами, солнечный свет — это топливо, которое позволяет растениям жить.
Но если есть топливо, должна быть и печка, в которой оно сжигается. Такой печкой является особое вещество — хлорофилл. Именно в его клетках происходит усваивание солнечной энергии.
Крохотные, невидимые зёрнышки хлорофилла покрывают собой каждый лист, каждую зелёную иголочку. Их молекулы — настоящие фабрики, работу которых можно упрощённо описать следующими операциями:
- Поглощение солнечного света.
- Разложение его на составляющие.
- Использование полученной энергии для расщепления углекислого газа.
- Выработка сахаров, крахмалов и белков.
- Отражение зелёного спектра солнечного цвета.
Таким образом, хлорофилловые зёрна, получив солнечные лучи и использовав их для своих целей, отражают обратно только ту часть спектра, которая воспринимается нашим глазом как зелёный цвет. И мы говорим: трава зелёная!
История голубого неба
С окрашиванием неба в голубой цвет всё немного сложнее. Вернее, ещё в середине XIX века учёным казалось, что здесь тоже нет загадок. Ведь уже тогда было известно, что наша атмосфера состоит из нескольких газов, преимущественно углекислого, азота и кислорода.
Знали физики уже и то, что солнечный свет, хотя и кажется белым, имеет в своём составе 7 цветов, известных всем и поныне, как цвета радуги. Белый цвет можно без проблем разложить на эти цвета, или, говоря языком науки, получить полный спектр.
Поэтому сразу выдвинули теорию, которая гласила: молекулы газов, составляющих атмосферу Земли, способны раскладывать белый солнечный свет на спектр и задерживать в себе большую его часть, пропуская к наблюдателю на поверхности планеты только сине-голубые лучи. Таким образом, человек на Земле видел бы небо голубоватым.
Все остались были довольны эти объяснением, пока английский учёный Д. Рэлей в самый последний год XIX века не провёл ряд опытов, в которых уверенно доказал: молекул воздуха и частиц пыли для подобного разложения недостаточно! Научный мир изумился…
Но, к счастью, тот же Рэлей вскоре нашёл и новое объяснение. Оказывается, фотоны света, встречаясь с молекулами воздуха, активируют их, и уже активированные молекулы, в свою очередь, испускают новые фотоны, но уже не белые, а синие и голубые. Вот почему мы видим наше небо голубоватым. И, кстати, даже если смотреть на планету из Космоса, она тоже выглядит голубым шариком: ведь «голубые» фотоны вылетают из атмосферы и вверх, и вниз.
Вот такой, совсем непростой ответ мы получили на обычный детский вопрос. Кстати, если отвечать на него маленьким детям, достаточно будет сказать, что голубым солнечный свет становится из-за того, что он фильтруется атмосферой Земли, как грязная вода очищается, проходя сквозь плотную бумажную салфетку.
А нам, взрослым, услышав от ребёнка, почему трава зелёная, а небо голубое, не стоит сразу смотреть на малыша «сверху вниз». Для начала подумаем: а знаем ли мы сами правильные ответы на такие незамысловатые вопросы? И, кстати, можем приготовиться к следующему возможному вопросу: «А почему же тогда небо на закате оранжевое?».
Объяснение для взрослых
Чтобы понять голубизну неба, необходимо вспомнить школьный курс физики. Цвета отличаются способностью к рассеянию (из-за длины волны) в газовой оболочке, окружающей Землю. Так, красный цвет обладает низкой способностью, поэтому его и применяют, например, в качестве наружного бортового освещения самолётов.
Таким образом, те цвета, которые обладают повышенной способностью к рассеянию в воздухе, активно применяют для маскировки каких-либо объектов от воздушных и наземных противников. Обычно это синие и фиолетовые части спектра.
Рассмотрим рассеяние на примере заката. Поскольку красный цвет отличается невысокой рассеивающей способностью, уход солнца сопровождается багрянцем, алыми всполохами и прочими оттенками красного. С чем это связано? Рассмотрим по порядку.
- Солнечный свет состоит из 7 частей спектра. Вспомните, когда вы глядите прямо на светило, расположенное в зените, оно вам кажется практически белым. Происходит это потому, что белый – это и есть совокупность остальных спектральных цветов.
- Когда небесное светило приближается к горизонту, солнечные лучи проходят более толстый атмосферный слой. Уход солнца становится багрянистым, поскольку «утолщённая» атмосфера рассеивает и поглощает все оттенки и цвета, кроме, соответственно, красного.
- Таким образом, небесное светило становится всё более красным, чем толще атмосферный слой и чем ближе к горизонту происходит уход солнца. А если «край неба» запылённый и наполненный невидимыми каплями воды, закат станет багровым, а, значит, назавтра можно ожидать ненастье и ветер.
Рассуждаем дальше. Голубое и синее «отделение» спектра находится между зелёными и фиолетовыми цветами. Все эти оттенки отличаются высокой рассеивающей способностью. А максимальное рассеяние определённого оттенка в конкретной среде и окрашивает её в этот цвет.
Теперь нужно объяснить следующий факт: если фиолетовый оттенок лучше рассеивается в воздухе, почему небо голубое, а, к примеру, не фиолетовое. Объясняется этот феномен тем, что органы зрения человека при равной яркости «предпочитают» именно голубые оттенки, а не фиалковый либо зелёный.
Конечно, пояснение необходимо прочитать несколько раз, чтобы понять самому и постараться объяснить не ребёнку, а именно взрослому человеку. Для детей ответ, конечно, должен быть более простым.
Почему облака белые?
Почему небо голубое стало понятно. Но сразу же возникает закономерный вопрос: «Почему облака белые?». Чтобы дать оптимальный ответ, необходимо разобраться с тем, как они формируются. Влажный воздух, который содержит невидимый пар, нагревается в области земли и поднимается вверх. Вверху атмосферное давление меньше, чем возле земли, поэтому воздух расширяется и охлаждается.
Как только температура пара достигнет определенной температуры, его капельки конденсируются вокруг твердых частичек и крупиц пыли, которая есть в атмосфере. Таким образом, формируются облака. Частички воды довольно маленькие, но они намного больше, чем молекулы газа. Если лучи солнца встречаются с молекулами воздуха, то они рассеиваются. А если с водными каплями, то отражаются. При этом его естественный цвет сохраняется, поэтому он окрашивает белым цветом и молекулы облаков.
Объяснение
Первым, кто создал математически обоснованный ответ молекулярного рассеяния света, оказался британский исследователь Рэлей. Он выдвинул предположение, что свет рассеивается не из-за примесей, которыми обладает атмосфера, а из-за самих молекул воздуха. Его теория получила развитие – и вот к каким выводам пришли учёные.
Солнечные лучи пробиваются на Землю через её атмосферу (толстый слой воздуха), так называемую воздушную оболочку планеты. Темное небо полностью наполнено воздухом, который несмотря на то, что полностью прозрачен, пустотой не является, а состоит из молекул газа – азота (78%) и кислорода (21%), а также водяных капель, пара, ледяных кристаллов и небольших кусочков твёрдого материала (например, частичек пыли, сажи, пепла, океанской соли и т.п.).
Некоторым лучам удаётся свободно пройти между газовыми молекулами, полностью минуя их, а потому без изменений достигнуть поверхности нашей планеты, но большинство лучей сталкиваются с газовыми молекулами, которые приходят в возбуждённое состояние, получают энергию и выпускают в различные стороны разноцветные лучи, полностью окрашивая небо, в результате чего мы видим солнечное голубое небо.
Белый свет сам по себе состоит из всех цветов радуги, которую нередко можно увидеть, когда он раскладывается на составные части. Так получилось, что молекулы воздуха больше всего рассеивают синий и фиолетовый цвета, поскольку они являются наиболее короткой частью спектра, поскольку имеют наименьшую длину волны.
Поскольку атмосфера нашей планеты не однородна, а довольно разная (возле поверхности Земли более плотная, чем наверху), она имеет разную структуру и свойства, мы можем наблюдать переливы голубого цвета. Перед закатом или восходом, когда длина солнечных лучей значительно увеличивается, синие и фиолетовые цвета рассеиваются в атмосфере и до поверхности нашей планеты абсолютно не доходят. Успешно добираются жёлто-красные волны, которые мы и наблюдаем на небосводе в этот период времени.
В ночное время, когда солнечные лучи, попадая на определённую сторону планеты не имеют никакой возможности, атмосфера там становится прозрачной, и мы видим «чёрный» космос. Именно таким его видят астронавты, находящиеся над атмосферой. Стоит заметить, что космонавтам повезло, ведь, когда они находятся свыше 15 км над поверхностью земли, днём они могут одновременно наблюдать за Солнцем и звёздами.
Что делать, если нет ответа?
Для детей очень важно получать быстрое объяснение, однако не всегда удаётся вспомнить либо придумать простой и доступный для понимания ответ. Уход от разговора – конечно, не самый лучший вариант развития событий, однако лучше всё же подготовиться
Попробуйте объяснить ребёнку, что расскажете, однако сделаете это чуть позже. Обязательно следует указать точное время, иначе малыш подумает, что вы обманываете его. Можно сделать следующее:
- Вспомните о планетариях, в которых эксперты очень увлекательно объясняют историю появления Земли, говорят о звёздном небе. Малышу обязательно придётся по душе этот увлекательный рассказ. И даже если экскурсовод и не объяснит о том, откуда взялась голубизна неба, зато он узнает много нового и необычного.
- Если нет возможности сходить в планетарий либо вопрос остался без ответа, у вас останется время на поиск в любых источниках, например, в сети. Только подбирайте объяснение, ориентируясь на возраст и уровень интеллектуального развития детей. И не забудьте поблагодарить ребёнка, ведь именно он помогает вам развиваться.
Почему небо голубое? Подобные вопросы беспокоят многих малышей-почемучек, которые знакомятся с окружающим миром. Хорошо, если сам родитель знает, откуда берётся синева над головой. В этом помогут и наши варианты ответов.
Перед тем как рассказать свою версию, предложите ребёнку поразмышлять и выдвинуть собственную идею.
Таким нехитрым способом можно воспитать любознательного кроху, который всегда стремится найти объяснение каждому волнующему его факту.
Атмосфера
Попадая в атмосферу Земли солнечные лучи рассеиваются, как и доказал Релей. Физические законы таковы, что короткие волны рассеиваются гораздо лучше длинных. Красная часть спектра пересекает земную атмосферу практически не рассеиваясь, а синяя — рассеивается и придает небу знакомый нам цвет.
Становится понятно, почему, с точки зрения физики, небо на других планетах не голубое. Например на Титане, спутнике Сатурна, небо желто-оранжевого цвета, на Марсе — красноватое. Это зависит от толщины и плотности атмосферы и расстояния, который волнам светового излучения приходится преодолевать на пути к поверхности каждой планеты. Если бы земная атмосфера была более широкой, мы смотрели бы на небо зеленого цвета. Более короткие волны синего и голубого цветов не достигали бы наших глаз.
Но снова возникает вопрос, почему тогда небо над Землей голубое, а не фиолетовое?
Окрас неба на других планетах
Поскольку цвет неба во многом зависит от атмосферы, нет ничего удивительного в том, что на разных планетах оно различного цвета. Интересно, что такого же цвета, как на нашей планете, атмосфера у Сатурна.
Очень красивого аквамаринового цвета небеса Урана. Атмосфера на нём состоит в основном из гелия и водорода. В ней также присутствует метан, который полностью поглощает красный и рассеивает зелёный и голубой цвета. Синего цвета небеса Нептуна: в атмосфере этой планеты нет столько гелия и водорода, как у нашей, но много метана, который нейтрализует красный свет.
Атмосфера на Луне, спутнике Земли, а также на Меркурии и Плутоне полностью отсутствует, следовательно, световые лучи не отражаются, поэтому небесный свод здесь чёрный, а звёзды легко различимы. Синие и зелёные цвета солнечных лучей полностью поглощаются атмосферой Венеры, и когда Солнце возле горизонта, небеса здесь жёлтые.
В воздухе Марса присутствует чрезвычайно много пыли красного цвета. Небо там днём жёлто-оранжевого оттенка, около Солнца – голубовато-фиолетового, во время восхода и захода – красновато-розовое, и оно является негативом нашей планеты.
Небо Юпитера всегда пасмурное. По некоторым предположениям, у него нет твёрдой поверхности. Он полностью состоит из газа, который чем ближе к ядру, тем становится плотнее, а над собой образует облака. Самые нижние голубого цвета, над ними – коричневые и белые, ещё выше – красные. Верхний слой этой планеты состоит из многокилометрового серого тумана.
Цвет неба в хорошую погоду
В то время как предсказать цвет моря непросто, цвет неба в хорошую погоду легко объясняется физическими принципами, выявленными английским физиком лордом (1842–1919). В отсутствие облаков цвет неба определяется результатом взаимодействия солнечного излучения с компонентами атмосферы Земли, а именно с неоднородностями (флуктуациями) плотности молекул азота и кислорода.
Как эти молекулы ведут себя, попав в поле солнечного излучения? Рассмотрим монохроматический свет, обладающий заданной длиной волны λ. Он представляет собой колеблющиеся в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения света, с частотой υ магнитное и электрическое поля. Под действием колеблющегося электрического поля электроны в молекулах также колеблются с частотой υ. В результате и сама молекула становится маленьким излучателем, испуская свет той же частоты, что и падающая волна. Это похоже на то, как излучает электромагнитные радиоволны теле- или радиоантенна. В случае молекул и солнечного света длина его волны оказывается много большей размера молекул, и такое рассеяние называется . Расчеты показывают, что интенсивность рассеянного света оказывается пропорциональной четвертой степени частоты υ4 (или 1 / λ4). Это утверждение называется законом Рэлея — Джинса.
Как все это связано с цветом неба? Согласно закону Рэлея, рассеяние электромагнитных волн оказывается значительно интенсивнее для высоких частот по сравнению с низкими. Это означает, что молекулы атмосферы сильнее рассеивают синий цвет, чем красный, зеленый или желтый.
Вот почему небо синее! Следуя этому рассуждению, можно было бы предположить, что небо должно быть фиолетовым, так как фиолетовое излучение обладает более высокой частотой, чем синее. В действительности в спектре солнечного излучения доля фиолетового меньше, чем синего. Кроме того, и максимальная чувствительность человеческого глаза находится в области зеленого (555 нм). В результате фиолетовая часть спектра солнечного излучения оказывается подавленной в восприятии человеческого глаза, и небо видится синим.
Небо на закате и после
На закате небо над горизонтом принимает красивый розовый оттенок. Этот цвет также обусловлен рассеянием солнечного света в атмосфере. Поскольку свет распространяется во всех направлениях, то до нас доходит лишь его часть, а остальное возвращается в пространство. Часть солнечной энергии, возвращающаяся за пределы земной атмосферы, невелика, однако для некоторых явлений она может оказаться существенной. В видимом излучении разница между энергией, получаемой поверхностью земли и верхними слоями атмосферы, обусловлена прежде всего рассеянием.
Так, мы видим, что в дневное время энергия, получаемая на земле, меньше падающей на верхние слои атмосферы примерно на 25% в синем и на 10% — в красном диапазонах. На закате эти пропорции изменяются, поскольку свету приходится преодолевать гораздо большую толщу атмосферы. Таким образом, синий свет почти целиком рассеивается, и наблюдатель на земле видит в основном красный.
Как только солнце исчезает за горизонтом, постепенно наступает ночь. Цвет неба в ночное время — совсем иной вопрос.
Кто раскрашивает небо?
Что такое небо? Почему мы не можем к нему прикоснуться, ощутить его? Потому что небо – это воздух. Он прозрачен, невесом. Поэтому мы его и не можем потрогать, почувствовать. Минуточку… Но ведь воздух – прозрачный и бесцветный. Совершенно неясно, почему небо не белое. Откуда взялся именно голубой цвет над головой?
Всемирно известные физики в различные эпохи предлагали свои теории.
1. Теория Солнца, озона и воды (название неофициальное, придуманное автором статьи). Автором стал Джон Рэлей (Англия).
Солнце ослепляет всех, кто дерзнул посмотреть на него, белым светом. То есть, оно рассеивает чистейший белый цвет. Но попробуйте навести на луч стекло в форме призмы. Получите радугу: преломляясь в призме, белый луч распадается на цветные составляющие. А именно – Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан. На основные цвета радуги – красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Окружающий нас воздух – это состав из газов, пыли, молекул воды (в жидком и твердом виде) и других взвешенных мельчайших частичек. Солнечный лучик на пути к Земле проходит сквозь толщу атмосферы. Естественно, встречая на своем пути преграды, он преломляется, рассыпается на свои цветные составляющие. Ученые полагают, что водяные и озоновые молекулы задерживают лучи красного спектра, а голубые пропускают. Отсюда – голубой небосклон.
НО! Это ж сколько нужно воды и озона, что выкрасить весь небесный свод в голубой цвет?! В атмосфере столько нет.
2. Теория пыли. Автор – Джон Тиндалл (Англия).
Солнечные лучи, двигаясь к Земле, наталкиваются на различные частицы. Последние рассеивают свет Солнца, распыляют его в атмосфере. Но синий свет сохраняется максимально. Он проходит через все частицы, рассеиваясь в меньшей степени, и достигает Земли. То есть, если бы в атмосфере не было пыли и других взвешенных частиц, небосклон был бы белым.
3. Теория воздуха. Автор – Лорд Рэлей (Англия), М. Смолуховский.
В этом объяснении нашла применение также количественная теория Эйнштейна. Под воздействием тепла газовые молекулы все время изменяют свою плотность. Происходит это неоднородно и мгновенно. Если представить молекулу газа как некое геометрическое тело, то постоянной картинки не получается. Внутренние грани, окружности, углы этой фигуры все время меняются. Соответственно, показатель преломления тоже меняется. В этих постоянно изменяющихся условиях и рассеивается солнечный свет.
Интенсивность и насыщенность квантов зависит от длины волны. Красному нужны «прямые», и рассеивается он незначительно. По Закону Рэлея получается такая зависимость: чем синее – тем сильнее (происходит рассеивание). Отсюда – насыщенный голубой свет, льющийся из миллиардов газовых молекул.
Малышу можно объяснить проще
Воздух, окружающий нас, состоит из различных газов, пылинок и соринок, паров воды. Все эти частички постоянно движутся относительно друг друга. Каждый солнечный лучик состоит из семи цветов радуги. Когда луч проходит через толщу воздуха, он натыкается на частички и разбрызгивает свои цвета. Но активнее всего разбрызгивается голубой. Потому и небо – голубое. Это брызги солнечных лучей.
Почему на луне небо черное?
А вокруг Луны нет атмосферы. Свет, попадающий на Луну, не отражается от планеты и не преломляется в атмосфере. Ее-то нет. Цвет неба зависит от химических элементов, которые содержатся в этом самом небе. То есть, от составляющих воздуха. Поэтому вокруг Луны небо иссиня-черное, на котором особенно ярко выделяются звезды и планеты.
Почему небо серое в пасмурную погоду?
Действительно, голубизна возвышается над нашей головой только в ясные денечки. Почему?
В пасмурную погоду атмосфера становится гуще. Все лучи света не в состоянии пробиться сквозь нее. Те немногочисленные кванты, которые достигают поверхности Земли, настолько преломляются во множественных молекулах воды, что искажаются очень сильно. Будто все краски взяли и бестолково смешали. Вот и получилась грязная пасмурная серость.
Почему небо Голубое научный ответ.
Если избегать научного языка и не говорить о диполях и четвертой степени длины волны, то небо синее потому, что красный свет рассеивается меньше всех остальных, а фиолетовый, наоборот, больше. (Именно поэтому, кстати, все запретительные световые сигналы, нарушение которых чревато бедой, стараются делать красными.)
Как известно, белый свет состоит из семи основных цветов, которые изменяются по мере уменьшения длины световой волны: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. И, к примеру, находящиеся на орбите космонавты видят ослепительно-белое Солнце на фоне черного неба. Так и должно быть: составные части белого света доходят до них в безвоздушном пространстве без искажений, в то время как до Земли они доходят через «фильтр» атмосферы.
Помните, почему запретительный сигнал светофора — красный? Потому что красный цвет плохо рассеивается в стороны (он почти всегда рассеивается вдоль луча). Значит, что будет, если мы посмотрим на белое Солнце сквозь рассеивающий слой воздуха? Правильно: из семи цветов спектра меньше всего рассеется красный, чуть сильнее — оранжевый, желтый и так далее. Именно таким, оранжево-красным, мы видим Солнце на рассвете и закате. Чем выше оно поднимется над головой и чем тоньше слой атмосферы между нами и светилом, тем меньше рассеяние света, значит, тем желтее и белее будет становиться Солнце.
А что будет, если мы посмотрим в сторону от него, на небо? Тогда красные лучи Солнца, почти не рассеиваясь, так и пройдут себе в сторону, мимо нас. Оранжевые лучи рассеются чуть более, желтые — еще сильнее, а больше всего разлетится в стороны фиолетовый свет. В результате мы увидим нечто среднее между сильным фиолетовым и очень слабым красным, а именно атмосферу, подсвеченную голубым светом.
Как видите, природа голубого цвета неба была не так проста, как может показаться на первый взгляд, и потребовала от человечества накопления серьезного багажа научных знаний. Неудивительно, что она была объяснена довольно поздно, только в 1899 году. Сделал это англичанин Джон Уильям Стретт, лорд Рэлей III.
