Синий цвет неба


Когда ветер накидывает на красивое голубое небо белую пушистую прозрачную накидку, люди начинают всё чаще посматривать наверх. Если оно при этом ещё и надевает на себя большую серую шубу с серебряными нитями дождя, то окружающие прячутся от него под зонтами. Если наряд тёмно-фиолетового цвета, то все сидят дома и желают увидеть солнечное голубое небо.

И только когда появляется такое долгожданное солнечное голубое небо, которое одевает на себя ослепительно голубое платье, украшенное золотистыми солнечными лучами, люди радуются – и улыбаясь, покидают дома в ожидании хорошей погоды.

Теории ранних веков

Вопрос о том, почему небо голубое, волновал людские умы ещё с незапамятных времён. Греческие легенды нашли свой ответ. Они утверждали, что этот оттенок ему придаёт чистейший горный хрусталь.

Во времена Леонардо да Винчи и Гете также искали ответ на вопрос, почему небо голубое. Они считали, что голубой цвет неба получается при смешивании света с темнотой. Но позже эта теория была опровергнута как несостоятельная, поскольку оказалось, что комбинируя эти цвета, можно получить лишь тона серого спектра, но никак не цветного.


Через некоторое время ответ на вопрос, почему небо голубое, попытались объяснить в 18 веке Мариотт, Бугер и Эйлер. Они считали, что это естественный цвет частиц, из которых состоит воздух. Теория эта была популярна даже в начале следующего века, особенно когда было установлено, что жидкий кислород – голубого, а жидкий озон – синего тонов.

Первым более-менее толковую идею подал Соссюр, который предположил, чтобы если бы воздух был полностью чистым, без примесей, небо оказалось бы чёрным. Но поскольку атмосфера содержит в себе различные элементы (например, пар или водяные капли), то они, отражая цвет, придают небу нужный оттенок.

После этого учёные начали всё ближе и ближе подбираться к истине. Араго открыл поляризацию, одну из характеристик рассеянного света, который отбивается от небосвода. В этом открытии ученому однозначно помогла физика.  Позже искать ответ принялись и другие исследователи. При этом вопрос, почему небо голубое настолько интересовал ученых, что для его выяснения было проведено огромное количество различных экспериментов, которые привели к мысли, что главная причина появления голубого цвета в том, что лучи нашего Солнца попросту рассеиваются в атмосфере.

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.

При смешивании в атмосфере синего и фиолетового цветов с небольшим количеством красного, жёлтого и зелёного, небо начинает «светиться» голубым цветом.


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.

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.

Источник: awesomeworld.ru

Рассеяние света

В конце девятнадцатого века британский физик лорд Рэлей (1842-1919) объяснил феномен, который сейчас называется рэлеевским рассеянием.

Рэлею удалось показать, что когда луч света, проходит через воздух, небольшое количество света рассеивается во всех направлениях, из-за взаимодействия с отдельными молекулами в атмосфере. Это показано на диаграмме ниже.

Кроме того, он смог показать, что доля энергии в рассеянном пучке света зависит от двух вещей:


  • Во-первых, от количества молекул воздуха, с которыми сталкивается пучок света. Чем больше молекул воздуха или большее количество атмосферы встречается с лучом света, тем больше рассеивание.
  • Во-вторых, чем короче длина волны света, тем больше рассеивание. Поэтому, если мы возьмем луч света, такой как у Солнца, который содержит несколько цветов, тогда более короткие волны (фиолетовый и синий свет) рассеиваются больше, чем более длинные волны, такие как оранжевый и красный. Это показано на графике ниже.

Голубое небо, которое мы видим, — это синий свет от Солнца, который излучается молекулами воздуха во всех направлениях посредством рассеяния Рэлея. Еще одна вещь, которую показывает диаграмма, это то, что фиолетовый свет имеет более короткую длину волны, чем синий, и он рассеивается еще больше. Тем не менее небо на Земле не фиолетовое. Это потому, что сила солнечного света не одинакова на всех длинах волн, он содержит относительно мало фиолетового по сравнению с синим.

Еще одним эффектом рассеяния является то, что цвет Солнца для наблюдателя на Земле кажется скорее желто-оранжевым, чем белым. Хотя баланс цветов таков, что солнечный свет становится белым, когда покидает поверхность Солнца, но когда он сталкивается с атмосферой, атмосфера рассеивает свет коротких волн (фиолетового, синего и зеленого) больше, чем длинных волн (желтый, оранжевый и красный), и в результате сочетание цветов выглядит скорее желтым, чем белым. Интересно, что когда космонавты смотрят на Солнце из космоса, оно кажется им белым.


Во время восхода и заката, когда Солнце находится под небольшим углом в небе, чуть выше горизонта, солнечные лучи должны пройти через сотни километров атмосферы, прежде чем вы их увидите. Поскольку солнечные лучи проходят через гораздо больше количество молекул в атмосфере, степень рассеяния также намного больше.

Как показано в таблице ниже, практически все более короткие и средние длины волн света (синий, зеленый и желтый цвета) удаляются из солнечных лучей, оставляя только более длинные волны (оранжевый и красный). Это объясняет, почему Солнце кажется красным на восходе и закате.

Длина волны(нм) Цвет % Удаления света
Высоко в небе Над горизонтом
450 Голубой 18% 99,7%
550 Зелёный 9% 94,1%
700 Красный 3% 59,9%

Небо на Луне

У Луны нет атмосферы. Поэтому рэлеевского рассеяния солнечного света не происходит, и небо кажется абсолютно черным. Солнце кажется более белым по цвету, потому что короткие волны не удалены из его света, как на Земле.

Одним интересным эффектом отсутствия атмосферы является то, что астронавтам Аполлона, которые ходили по Луне, было очень трудно судить, как далеко находились объекты. На Земле атмосфера заставляет отдаленные объекты выглядеть слегка туманными, но на Луне это не так.

Небо на марсе

У Марса очень тонкая атмосфера. Давление воздуха на Марсе составляет всего 0,7% от давления на Земле. Слишком мало атмосферы для рэлеевского рассеяния. До того, как первые космические зонды приземлились на Марсе в 1976 году, многие космические ученые ожидали, что небо на Марсе будет черным. На самом деле небо на Марсе красновато-коричневого цвета. Это происходит из-за мелких частиц красновато-коричневой пыли оксида железа, находящихся в марсианской атмосфере.

Источник: sci-news.ru

Самолеты – это другой мир. Стюардессы говорят на клингонском, вокруг непонятные правила, а под ногами – 10 тысяч метров свободного полета. Как-то неуютно, в общем. Но сейчас развеет загадочный ореол вокруг авиаперелетов и расскажет, как там все устроено.


Почему на борту просят отключать телефоны? Можно подумать, моя смска уронит «Боинг».

Уронить не уронит, но вот помехи от звонка или сообщения (помнишь характерный шум в радио за секунду до входящего звонка?) могут заглушить какую-то очень-очень важную информацию, которую дядя с земли сообщает дяде пилоту. Например, о том, что взлетать пока нельзя, потому что по курсу приземляется другой самолет – 400 тонн металла на скорости 250 км в час.

А если оба пилота вырубятся, автопилот посадит самолет?

Нет. Если бы автопилоты были настолько умными, они бы уже организовали профсоюз и устраивали забастовки, а толпы безработных пилотов разбрелись бы по всему миру. Автопилот ничего не делает сам, без контроля человека – это просто система, облегчающая полет. Word вон тоже умный, но статью за Pics он все-таки написать не может.

Зачем в самолетных туалетах пепельницы, если там все равно курить нельзя?

Нельзя, но курят же. Поэтому авиакомпании подходят к вопросу с долей здорового фатализма – если уж грешите, так хоть не доводите до греха других и тушите свои окурки в пепельнице, а не в урне, где полно бумаги.

Самолетным обедом не наестся даже муха. А можно мне добавки?

Можно, почему нет. Обычно для таких обжор, как ты (или на случай, если кто-то грохнет коробку с едой на пол) на борт берут 8-15 запасных обедов. Кстати, коробочка из фольги, в которую упаковывают горячее, называется «касалетка». Можешь блеснуть этим знанием.


А пилоты что едят?

Во многих авиакомпаниях каждому пилоту выдают свою особую коробочку с кормом, который отличается от корма других членов экипажа. Это делается для подстраховки – если рыба вдруг окажется несвежей (маловероятно, но все же) из строя выйдет только один пилот, а тот, кто ел курицу, бодрячком доведет самолет до аэропорта. Но это все скорее перестраховка. Срок годности у самолетной еды – несколько часов. Поэтому при задержке самолета заранее приготовленную для пассажиров и команды еду выгружают и заменяют свежей.

Зачем поднимать шторки на иллюминаторах и спинку кресла при взлете и снижении?

Спинку поднимают, чтобы в случае ахтунга людям, которые сидят прямо за тобой, было легче выбраться в проход и эвакуироваться. Столик закрепляют потому, что в случае резкого торможения он может воткнуться тебе в ребра, а шторки открывают для того, чтобы (опять же, случись что) стюардессы смогли сориентироваться в наполненном дымом салоне и вывести пассажиров наружу.

Крылья раскачиваются! Сейчас они отвалятся и мы все погибнем!

Крыло самолета испытывает такие нагрузки, в сравнении с которым твой рабочий аврал – песочница и маргаритки. Крылья – штука гибкая, и при желании ее можно согнуть под углом почти в 45 градусов. Успокойся уже, доедай свой ланч.


А вдруг какой-нибудь псих откроет дверь на высоте?

Ну пусть попробует. На высоте 10 км на дверь аварийного выхода приходится давление 7-10 тонн – по 5 тонн на каждый квадратный метр. То есть псих должен быть еще и силачом, вооруженным домкратом. Но и это ему не поможет – дверь обвешана электронными и механическими замками.

Куда улетает содержимое унитаза?

Нет, не за борт. Иначе вся Европа уже давно была бы засрана – над ней столько самолетов летает, что в глазах рябит. Ураганный ветер в унитазе при нажатии кнопки “flush” – это не разгерметизация, а специальный воздушный смыв. Все добро падает в специальный бак, который потом вычищают на земле.

Насколько глубоки воздушные ямы?

Сердце взлетает к горлу, а кофе – к потолку, и самолет падает, падает… Да никуда он не падает. Пока ты прощаешься с жизнью, вспоминаешь маму, папу и первую любовь, самолет смещается в пространстве на пару десятков сантиметров. Ощущение падения – неадекватная реакция вестибулярного аппарата, который вообще-то не предназначен для перелетов. В моменты самой чудовищной турбулентности, которая превращает салон в шейкер и заставляет тележки с едой скакать по проходам, самолет “падает” метров на 5-7. Скорее всего, ты с такой никогда не столкнешься, даже если будешь летать ежедневно. Лайфхак: около крыла турбулентность чувствуется меньше.

Как там мой Бобик без меня, в багажном отделении?

Бобику там очень печально, темно и страшно, но бобикова жизнь вне опасности – кошки, собаки и хомячки не летают вместе с багажом. У них есть специальный отсек, который вентилируется и отапливается. На высоте температура доходит до -60С, а кислорода в атмосфере почти нет, так что не будь для зверья специального закутка, никто до пункта назначения не долетел бы. Но все равно там не “Хилтон”, прямо скажем. Твое микроскопическое кресло в экономе с орущим младенцем по соседству куда как удобнее.

А что будет, если меня застукают за сексом в туалете?

Скорее всего, ничего не будет. Одна неловкость. Если вы тихонько уединились в кабинке и, никого не фраппируя, вписываете свои имена в список членов Mile High Club, вас вряд ли оштрафуют или еще как-то накажут. И, кстати, в кабинке туалета всегда две кислородные маски. Случайность? Не думаем. Лучшее время для любовных утех – обед, когда стюардессы заняты раздачей пайка, а пассажиры – его ожиданием. Но имей в виду – если туалет занят более 15 минут, персонал может забеспокоиться и открыть кабинку снаружи. Да, это возможно. А вот секс в салоне не рекомендуем – неудобство, полиция, суд, штраф и почетное место в черном списке авиакомпании гарантированы.

Источник: pikabu.ru

Почему небо не красное?

Несмотря на то, что основным цветом неба считается голубой, многие из нас знают и видели своими глазами, что в действительности небо способно демонстрировать гораздо больше сложных оттенков. Так, вечернее небо часто можно увидеть розовым, хотя в пасмурное утро того же дня небо располагало только палитрой в серых тонах. Жители северных регионов гораздо чаще видят небо молочно-белого цвета, чем голубое, а жители южных областей могут наблюдать ярко-оранжевые закаты.

Читайте также: Первый российский электрический самолет поднимется в небо в 2020 году

Механизм появления разных оттенков неба прост. Солнечные лучи имеют белый цвет, который преломляется о мельчайшие капельки воды в атмосфере. Из-за того, что белый цвет включает в себя все цвета радуги, преломляясь, он распадается на разные цвета. Но почему же тогда основным цветом неба считается голубой?

Дело в том, что у каждого цвета имеется своя определенная длина волны, в зависимости от которой происходит рассеивание света. Такие цвета, как зеленый, желтый, оранжевый и красный рассеиваются с гораздо меньшей интенсивностью, чем синий или фиолетовый, из-за чего единственным подходящим цветом, находящимся посреди этих крайностей, становится голубой.

Кстати говоря, приглашаем вас посетить наш канал в Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезных статей из мира популярной науки и техники.

Источник: Hi-News.ru

Переменчивое

Начать стоит с ответа на вопрос о том, что, собственно, небо представляет собой. В древнем мире оно виделось действительно как купол, накрывающий Землю. Сегодня, однако, вряд ли кто-то не знает, что, на какую бы высоту ни поднялся любопытный исследователь, достичь этого купола он не сможет. Небо — это не вещь, а, скорее, панорама, которая открывается при взгляде с поверхности планеты, некая видимость, сотканная из света. Причем если наблюдать из разных точек, оно может выглядеть иначе. Так, из иллюминатора самолета, поднявшегося над облаками, открывается совсем иной вид, чем с земли в это время.

Ясное небо — голубое, но стоит набежать облакам — и оно становится серым, свинцовым или грязно-белым. Ночное небо — черное, иногда на нем можно заметить рыжеватые участки. Это отсвет искусственного освещения города. Причина всех подобных изменений — свет и его взаимодействие с воздухом и частичками различных веществ в нем.

Природа цвета

Для того чтобы ответить на вопрос о том, почему небо голубое с точки зрения физики, нужно вспомнить о том, что представляет собой цвет. Это волна определенной длины. Свет, идущий от Солнца к Земле, видится как белый. Еще с экспериментов Ньютона известно, что белый свет представляет собой пучок из семи лучей: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Цвета отличаются длиной волны. Красно-оранжевый спектр включает волны, наиболее внушительные по этому параметру. Цвета сине-зеленой части спектра характеризуются короткой длиной волны. Разложение света на спектр происходит при столкновении его с молекулами различных веществ, при этом часть волн может быть поглощена, а часть — рассеяна.

Исследование причины

Многие ученые пытались объяснить, почему небо голубое, с точки зрения физики. Все исследователи стремились обнаружить явление или процесс, который в атмосфере планеты рассеивает свет таким образом, что в результате до нас доходит только голубой. Первыми кандидатами на роль подобных частиц были молекулы озона и воды. Считалось, что именно они поглощают красный свет и пропускают голубой, а в результате мы видим небо синего цвета. Последовавшие за этим подсчеты, однако, показали, что того количества озона, кристаллов льда и молекул водяного пара, которое есть в атмосфере, недостаточно для придания небу голубого цвета.

Причина в загрязнении

На следующем этапе исследований Джоном Тиндаллом было высказано предположение, что роль искомых частиц играет пыль. Синий свет обладает наибольшей стойкостью к рассеиванию, а потому способен пройти сквозь все слои пыли и других взвешенных частиц. Тиндалл провел эксперимент, подтвердивший его предположение. Он создал в условиях лаборатории модель смога и осветил ее ярким белым светом. Смог приобрел голубой оттенок. Ученый сделал однозначный вывод из своего исследования: цвет неба определяется частичками пыли, то есть если бы воздух Земли был чистым, то над головами людей светились не голубые, а белые небеса.

Исследование лорда

Окончательную точку в вопросе о том, почему небо голубое (с точки зрения физики), поставил английский ученый, лорд Д. Рэлей. Он доказал, что не пыль или смог окрашивает пространство над головой в привычный для нас оттенок. Дело в самом воздухе. Молекулы газа поглощают большую часть света и в первую очередь самые длинные волны, эквивалентные красному. Синий при этом рассеивается. Именно так и сегодня объясняется то, какого цвета небо мы видим в ясную погоду.

Внимательные заметят, что, следуя логике ученых, купол над головой должен быть фиолетовым, поскольку именно у этого цвета самая короткая длина волны в видимом диапазоне. Однако это не ошибка: доля фиолетового в спектре значительно меньше, чем синего, да и глаза человека более чувствительны именно к последнему. По сути, видимый нами голубой — результат смешения синего с фиолетовым и некоторыми другими цветами.

Все знают, что в разное время суток можно увидеть разный цвет неба. Фото красивейших закатов над морем или озером — прекрасная иллюстрация этого. Всевозможные оттенки красного и желтого в сочетании с голубым и темно-синим делают подобное зрелище незабываемым. А объясняется оно все тем же рассеиванием света. Дело в том, что во время заката и рассвета солнечным лучам приходится преодолевать гораздо больший путь сквозь атмосферу, чем в разгар дня. При этом свет сине-зеленой части спектра рассеивается в разные стороны и облака, расположенные у линии горизонта, становятся окрашенными в оттенки красного.

Когда небо заволакивают облака, картина совершенно меняется. Солнечные лучи не в силах преодолеть плотный слой, и большая часть их просто не достигает земли. Лучи, сумевшие пройти сквозь тучи, встречаются с водными каплями дождя и облаков, которые вновь искажают свет. В результате всех этих превращений до земли доходит белый свет, если облака небольшие по размеру, и серый, когда небо закрывают внушительные тучи, вторично поглощающие часть лучей.

Иные небеса

Интересно, что на других планетах Солнечной системы при взгляде с поверхности можно увидеть небо, сильно отличное от земного. На космических объектах, обделенных атмосферой, солнечные лучи свободно достигают поверхности. В результате небо тут черное, без какого бы то ни было оттенка. Такую картину можно увидеть на Луне, Меркурии и Плутоне.

Марсианское небо имеет красно-оранжевый оттенок. Причина этого кроется в пыли, которой насыщена атмосфера планеты. Она окрашена в разные оттенки красного и оранжевого. Когда Солнце поднимается над горизонтом, марсианское небо становится розовато-красным, при этом участок его, непосредственно окружающий диск светила, видится голубым или даже фиолетовым.

Небо над Сатурном того же цвета, как на Земле. Над Ураном простираются аквамариновые небеса. Причина кроется в метановой дымке, расположенной в верхних слоях атмосферы планеты.

Венеру от глаз исследователей скрывает плотный слой облаков. Он же не позволяет дойти до поверхности планеты лучам сине-зеленого спектра, поэтому небо здесь желто-оранжевое с серой полоской вдоль горизонта.

Исследование дневного пространства над головой раскрывает не меньше чудес, чем изучение звездного неба. Понимание процессов, протекающих в облаках и за ними, помогает постичь причину довольно привычных для обывателя вещей, которые, тем не менее, объяснить с ходу может далеко не каждый.

Источник: FB.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.