Animate
Банк знаний

Войти
FAQ
Почему небо голубое?
Астроном Владимир Кузнецов о синем спектре волны и рассеивании солнечного света, попадающего на Землю
9 MAY 2016

unsplash // kuponokuwamura
Поделиться
Отправить
Твитнуть

Ответ на вопрос «Почему небо голубое?» довольно прост. Когда свет от Солнца падает на Землю, он проходит по межпланетному пространству, представляющему собой вакуум, входит в атмосферу и взаимодействует с неоднородностями воздуха, в состав которого входят атомы разных элементов: кислорода, азота, углерода. На этих неоднородностях происходит рассеяние света, впервые рассмотренное Релеем. Этот процесс можно сравнить с полетом струи воды и попаданием ее на какую-либо решетку. Только природа взаимодействия здесь, конечно, другая.

Рассеяние света зависит от длины волны света. От Солнца идет широкий диапазон длин волн света, и он охватывает разные цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый. Эти цвета располагаются по порядку уменьшения длины волны: красный имеет наибольшую длину волны, желтый — меньшую, и фиолетовый имеет наименьшую длину. Оптический диапазон человеческого глаза может достигнуть лишь синего спектра волны света. Свет с короткой длиной волны рассеивается наиболее эффективно. А самая короткая длина волны для глаза — это синяя, поэтому синий свет заполняет все небо и мы видим его голубым. Другие цвета видимого спектра также рассеиваются, но гораздо меньше. Если бы человек мог видеть более короткие длины волн, чем та, которую имеет синий цвет, или, наоборот, не видел бы даже синей длины волны, то цвет неба для глаза был бы другой. Скажем, если бы мы видели только до зеленого цвета, а дальше наш глаз не видел, небо было бы зеленым. Смешение синего и фиолетового цветов находится на границе видимости глаза в коротковолновой части светового спектра и дает голубой оттенок. Каждый цвет имеет не одну длину волны, а диапазон длин волн, так что один цвет постепенно переходит в другой с изменением длины волны.

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.

Нарвем ромашек мы, добавим лютики
И соберем себе большой букет.
Зачем, мужчины, вы девчонок любите?
Любите женщину за сорок лет.

Теперь в висках у нас метель завьюжила,
Но если нужно вам тепло и свет,
Коль запечалится иль закручинится,
Зовите женщину за сорок лет.

Пусть ей морщиночка легла в разлет бровей,
Закрался в локоны сединок след,
А вы, как в юности, цветы дарите ей,
Цените женщину за сорок лет.

Тогда морщиночки ее разгладятся,
В глазах появится веселый свет,
И долго молодость с ней не расстанется
В ее цветущие «за сорок» лет.

И жизнь не завтра ведь еще кончается,
Нам хватит радости на целый век.
Зачем, подруженьки, грустить-печалиться,
Когда мы женщины в расцвете лет?



Эльдар Рязанов


Жизнь прожить – нехитрая наука:
отыщи любовь да сбереги…
Место жизни – ближняя округа,
далью не прельщайся, не беги.
Даже если жизнь обыкновенна,
делай все, что можешь, от души,
понимай всему живому цену
и судить чужого не спеши.
Трать себя, живи неосторожно,
выгод не считай, не мелочись…
Пусть с людьми и сложно, и тревожно,
ты пойми их суетную жизнь.
Жизнь, коль вдуматься, простая штука.
Главное, ни разу не предать.
Жизнь – совсем не сука и не скука,
если станешь дальним сострадать.
И живи! В любую непогоду!
Сочиняй свой собственный мотив.
А любить жену, друзей, природу —
не такой уж, право, примитив.
1998

Объяснение почему небо голубое. Часть солнечных лучей проходит между молекулами газа, не сталкиваясь с ними, и без изменений достигает поверхности Земли. Другая, большая часть, поглощается газовыми молекулами. При поглощении фотонов молекулы возбуждаются, то есть заряжаются энергией, а затем испускают ее в виде опять-таки фотонов. Эти вторичные фотоны имеют разную длину волны и могут быть любого цвета — от красного до фиолетового. Разлетаются они во всех направлениях: и к Земле, и к Солнцу, и в стороны. Лорд Рэлей предположил, что цвет испускаемого луча зависит от преобладания в луче квантов того или иного цвета. При столкновении молекулы газа с фотонами солнечных лучей на один вторичный квант красного цвета приходится восемь квантов синего. Каков результат? Интенсивный голубой свет буквально льется на нас со всех сторон из миллиардов молекул газов атмосферы. К этому свету примешаны фотоны других цветов, поэтому он не имеет чисто синего тона.

Источник: http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/pochemu-nebo-goluboe/ .

И правда, почему? Ведь Солнце посылает на Землю лучи белого цвета, а воздух прозрачен. Почему же небо, которое мы видим в ясную погоду - голубое?
А дело в том, что лучам Солнца приходится пробиваться через атмосферу - воздушную оболочку Земли. А воздух хоть и прозрачный, но это не пустота. Воздух состоит из различных молекул, содержит водяной пар и частички пыли. Когда свет встречается с этими микроскопическими частичками, они его рассеивают. А надо сказать, что белый свет тоже не прост. Он состоит из нескольких цветов - красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего, фиолетового. Да-да, представьте: если соединить вместе лучики этих семи цветов, мы получим белый лучик!
Разноцветная полоска, которая представляет разложение белого света на составные части, называется спектром. Посмотрите на него - что он вам напоминает?
Ну, конечно же, радугу!
Частицы воздуха сильнее всего рассеивают синюю часть спектра. Потому нам небо кажется голубым.

А дело в том, что лучам Солнца приходится пробиваться через атмосферу - воздушную оболочку Земли. А воздух хоть и прозрачный, но это не пустота. Воздух состоит из различных молекул, содержит водяной пар и частички пыли. Когда свет встречается с этими микроскопическими частичками, они его рассеивают. А надо сказать, что белый свет тоже не прост. Он состоит из нескольких цветов - красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего, фиолетового. Да-да, представьте: если соединить вместе лучики этих семи цветов, мы получим белый лучик!

Разноцветная полоска, которая представляет разложение белого света на составные части, называется спектром. Посмотрите на него - что он вам напоминает?


Ну, конечно же, радугу!

Частицы воздуха сильнее всего рассеивают синюю часть спектра. Потому нам небо кажется голубым.

Почему небо голубое - очень трудно найти ответ на такой простой вопрос. Многие ученые ломали себе голову в поисках ответа. Наилучшее решение проблемы предложил около 100 лет назад английский физик лорд Джон Рэлей. Но начнем сначала. Солнце излучает ослепительно чистый белый свет. Значит и цвет неба должен быть таким же, но оно все таки голубое. Что же происходит с белым светом в земной атмосфере?

Белый свет - это смесь цветных лучей. С помощью призмы мы можем сделать радугу. Призма раскладывает белый луч на цветные полосы: красную, оранжевую, желтую, зеленую, голубую, синюю и фиолетовую. Соединяясь вместе, эти лучи вновь образуют белый свет. Можно предположить, что солнечный свет сначала расщепляется на цветные составляющие. Потом что-то происходит, и поверхности Земли достигают только голубые лучи.

Солнечные лучи, поступая из космоса, под действием газов атмосферы начинают рассеиваться, причём происходит этот процесс по оптическому Закону Релея (он первый это доказал) - молекулярного рассеяния света в газах. А закон Релея гласит о том, что интенсивность рассеяния радиации зависит от обратной четвёртой степени дины волны, т. е. рассеиваются сильнее более короткая (сине-голубая) часть спектра. Именно по этой причине небосвод имеет сине-голубой цвет (если он не загорожен облаками) . Поэтому небосвод будет иметь различные оттенки сине-голубого цвета в любой газовой атмосфере любой планеты (если небосвод не «загорожен» облаками) и яркость небосвода будет зависеть от плотности атмосферы: если атмосфера имеет большую плотность, небосвод будет ярко-голубым и звёзд будет днём не видно

Безоблачное дневное небо выглядит синим, потому что воздух, а точнее взвешенные частицы и флуктуации плотности в нём, рассеивают коротковолновый (синий) свет сильнее длинноволнового (красного). Благодаря этому, если посмотреть на участок небес вне солнца, мы увидим голубой цвет — результат смешения большого количества синего и фиолетового цвета и малого количества других цветов. Рассеянием света объясняется и красный цвет заката. Во время заката и рассвета световая волна проходит гораздо больший путь в атмосфере по касательной к земной поверхности, нежели днём по вертикали. Из-за этого большая часть синего и даже зелёного света уходит в стороны, в то время как прямой свет солнца, а также освещаемые им облака и небеса вблизи горизонта, окрашиваются в красные тона.

Часть солнечных лучей проходит между молекулами газа, не сталкиваясь с ними, и без изменений достигает поверхности Земли. Другая, большая часть, поглощается газовыми молекулами. При поглощении фотонов молекулы возбуждаются, то есть заряжаются энергией, а затем испускают ее в виде опять-таки фотонов. Эти вторичные фотоны имеют разную длину волны и могут быть любого цвета — от красного до фиолетового. Разлетаются они во всех направлениях: и к Земле, и к Солнцу, и в стороны. Лорд Рэлей предположил, что цвет испускаемого луча зависит от преобладания в луче квантов того или иного цвета. При столкновении молекулы газа с фотонами солнечных лучей на один вторичный квант красного цвета приходится восемь квантов синего.

Оказывается, это солнечный луч окрашивает воздух высоко над нашей головой! Солнце посылает на Землю свои лучи, но им приходится пробиваться через толстый слой воздуха, который окутывает Землю. А солнечный луч, как мы теперь с вами знаем, многоцветный, ведь он состоит из красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. И вот, когда этот многоцветный луч проходит через толстый слой воздуха, частицы воздуха рассеивают, разбрызгивают все цвета солнечного спектра, но больше всего, сильнее всего именно его голубую часть, и потому небо окрашивается голубым цветом.
Потому что цвет неба — это голубые брызги разноцветного солнечного луча.

Оказывается, это солнечный луч окрашивает воздух высоко над нашей головой! Солнце посылает на Землю свои лучи, но им приходится пробиваться через толстый слой воздуха, который окутывает Землю. А солнечный луч, как мы теперь с вами знаем, многоцветный, ведь он состоит из красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. И вот, когда этот многоцветный луч проходит через толстый слой воздуха, частицы воздуха рассеивают, разбрызгивают все цвета солнечного спектра, но больше всего, сильнее всего именно его голубую часть, и потому небо окрашивается голубым цветом.
Потому что цвет неба — это голубые брызги разноцветного солнечного луча

В 1869 году англичанин Джон Тиндалл предположил, что пыль и другие частицы рассеивают свет. Синий свет рассеивается в наименьшей степени и проходит слои таких частиц, достигая поверхности Земли. В своей лаборатории он создал модель смога и осветил ее ярким белым лучом. Смог окрасился в глубокий синий цвет. Тиндалл решил, что если бы воздух был абсолютно чист, то ничто бы не рассеивало свет, и мы могли бы любоваться ярким белым небом. Лорд Рэлей тоже поддерживал эту идею, но недолго. В 1899 году он опубликовал свое объяснение: именно воздух, а не пыль или дым, окрашивает небо в голубой цвет.

Источник: http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/pochemu-nebo-goluboe/ .

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:

Красный;
Оранжевый;
Желтый;
Зеленый;
Голубой;
Синий;
Фиолетовый.
Поскольку в этом процессе голубой и синий цвет обладают явным преимуществом – потому мы и видим небо сине-голубым.
Подробнее: http://morepochemu.ru/pochemu-nebo-golubogo-cveta/

Первым сделал шаг к правильному объяснению цвета неба Джон Тиндал в 1865 г. Он открыл, что при прохождении лучей света через среду, в которой во взвешенном состоянии находятся маленькие частички примесей, синий цвет рассеивается интенсивнее, чем красный. В результате мы видим окрашивание прошедшего света в голубой оттенок. Это можно наблюдать если смотреть сбоку на луч света, проходящий через воду, слегка затуманенную молоком. Если смотреть не сбоку, а по направлению луча, то свет приобретает красноватый оттенок, т.к. синяя составляющая рассеялась.

Небо кажется нам голубым из-за того что атмосфера Земли рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее, нежели с длинной. Ввиду того, что голубой и синий цвета находятся в коротковолновой части видимого нами спектра, они больше рассеиваются в атмосфере, чем зелёный или красный.

Солнечные лучи под действием газов атмосферы рассеиваются по Закону рассеяния Релея. А закон этот утверждает, что рассеивается сильнее более короткая (сине-голубая) часть спектра (сила рассеяния радиации обратно зависит от четвёртой степени длины волны).

Свет имеет цвета радуги. Если мы берем призму и пропускаем через нее солнечный свет, то, поскольку коэффициент преломления света разный для разных длин волн, свет с разными длинами волн преломляется по-разному. Затем он попадает на разные участки экрана, расщепляется на цвета радуги, и мы видим весь спектр. Мы не видим того, что находится за пределами оптического диапазона нашего зрения, а видим только цвета — от красного до синего. Если бы наш глаз мог видеть больший диапазон, то на небе были бы и другие цвета.

Наша планета окружена слоем воздуха, образующим атмосферу. Воздух атмосферы содержит кислород, азот, углекислый газ, а также пары воды и микроскопические пылинки, находящиеся в постоянном движении.
Солнечный свет проникает сквозь атмосферу. Газы, которыми насыщен воздух, разлагают белый свет на его составные части - спектр: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Получается, что среди этих цветов полоса голубого и синего цвета преобладает, поэтому-то небо и кажется голубым.

Есть несколько возможных объяснений. Воздух, окружающий Землю,— это смесь газов: азота, кислорода, аргона и других. В атмосфере присутствуют еще водяной пар и кристаллики льда. В воздухе взвешены пыль и другие мелкие частицы. В верхних слоях атмосферы находится слой озона. Может быть причина в этом? Не которые ученые считали, что молекулы озона и воды поглощают лучи красного цвета и пропускают голубые. Но оказалось, что в атмосфере просто не хватит озона и воды, чтобы окрасить небо в голубой цвет.

Ответ : Небо кажется нам голубым из-за того что атмосфера Земли рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее, нежели с длинной. Ввиду того, что голубой и синий цвета находятся в коротковолновой части видимого нами спектра, они рассеиваются в атмосфере, чем зелёный или красный
Ввиду того, что голубой и синий цвета находятся в коротковолновой части видимого нами спектра, они больше рассеиваются в атмосфере, чем зелёный или красный. (источники Гугл