Наверняка почти каждый день своей жизни вы смотрели на небо и видели его голубым. Возможно, бывали дни, когда небо было других цветов, например, во время снегопадов, когда мир над головой казался стальным и серым, или если вы когда-либо присутствовали при извержении вулкана или лесном пожаре, которые окрасили небо в зловещий оранжевый цвет.
Однако чаще всего голубое небо над головой — одно из самых распространенных и часто разделяемых людьми на Земле явлений. С незапамятных времен мы смотрим на небо и видим различные оттенки синего, когда светит солнце. И, скорее всего, с незапамятных времен дети задаются вопросом, почему это происходит.
Ответ на самом деле довольно сложный, поэтому не волнуйтесь, если вы взрослый человек, который всю жизнь знал причину лазурного цвета нашего неба! Оказывается, оттенок нашего неба связан с тем, что синие и фиолетовые волны света рассеиваются чаще, чем любые другие, при взаимодействии с молекулами в нашей атмосфере. Чтобы разобраться в этом, нам нужно будет обратиться к основам физики.
Как измеряется свет
Свет, если коротко, производит энергию, которая распространяется в виде волн. Каждая из этих волн имеет разную длину в зависимости от типа энергии, и эта длина называется длиной волны, которая измеряется в нанометрах. Длина каждой волны приводит к различным цветам, которые воспринимает человеческий глаз.
Фиолетовый цвет имеет самую короткую длину волны — 380–435 нм, за ним следует синий с длиной волны 435–500 нм. Красный цвет имеет самую длинную волну — 625–740 нм, а остальные цвета радуги находятся где-то между этими значениями. Вместе эти цвета составляют видимый спектр цветов, которые могут воспринимать наши глаза.
Как длина волн создает цвет неба
Свет распространяется по прямым линиям, пока не столкнется с частицами, такими как кислород и азот, которыми наполнена атмосфера Земли. Контакт с этими частицами приводит к расщеплению света в случайных направлениях.
Поскольку синий и фиолетовый цвета имеют самые короткие длины волн, они рассеиваются чаще при взаимодействии с частицами атмосферы. Этот эффект рассеяния, называемый рэлеевским рассеянием, делает эти цвета видимыми для человеческого глаза.
В конечном итоге наши глаза видят небо голубым, потому что они более чувствительны к голубому свету, чем к фиолетовому. Между тем, если бы мы смотрели прямо на солнце — что, кстати, плохая идея — мы бы видели ослепительно белый свет. Это происходит потому, что мы смотрели бы прямо на свет, который, как доказал Исаак Ньютон в своем знаменитом эксперименте с призмой, содержит все видимые длины волн.
Однако, когда мы смотрим на небо, мы видим свет, который рассеялся после взаимодействия с нашей атмосферой, создающей прекрасный голубой купол над нашими головами.
Как учёные выяснили, почему небо кажется голубым
Это явление впервые было обнаружено ирландским профессором физики Джоном Тиндаллом, который пытался понять, как солнечный свет вызывает нагревание Земли. Он наполнил стеклянную трубку частицами, содержащимися в атмосфере Земли, а затем выпустил в нее дым.
Затем он заметил, что воздух казался синим при наблюдении с того же направления, откуда был выпущен дым, но красным при наблюдении с противоположной стороны. Это привело Тиндалла к выводу, что цвет воздуха определяется взаимодействием света с частицами пыли в атмосфере Земли.
В 1870 году британский физик Джон Уильям Стратт уточнил выводы Тиндалла и подтвердил, что молекулы воздуха ответственны за рассеяние световых волн в нашей атмосфере, тем самым создавая её цвет. Без этого взаимодействия небо выглядело бы ясным, а не голубым, поскольку оно заполнено бесцветными газами. Он также разработал математическую теорию, объясняющую, почему молекулы атмосферы рассеивают более короткие волны чаще, чем более длинные.
Почему небо красное на рассвете и закате?
Каждое утро, когда солнце восходит и заходит, оно устраивает захватывающее зрелище красок и оттенков. Это явление объясняется тем, что когда солнце находится ближе к горизонту, его свету приходится проходить через гораздо больший слой атмосферы, чтобы достичь наших глаз, чем когда оно находится ближе к небу.
Больший объем атмосферы означает, что синие и зеленые волны имеют больше времени для рассеивания, что приводит к смешиванию цветов и оттенков, в результате чего получаются великолепные световые шоу, которые мы наблюдаем каждое утро и вечер.
Почему космос чёрный?
Космос чёрный, потому что большая его часть не имеет атмосферы, подобной земной, а это значит, что для отражения волн нет частиц. Конечно, вдали находятся бесчисленные звёзды, излучающие свет, но тот факт, что космос не выглядит ослепительно белым, называется парадоксом Ольберса.
Согласно современной науке, космос по-прежнему выглядит чёрным, несмотря на все звёзды, как потому, что Вселенная имеет конечный возраст, то есть некоторые далёкие источники света ещё не достигли нас, так и потому, что Вселенная расширяется, что растягивает свет от далёких галактик за пределы видимого диапазона длин волн.
Читать далее:
-
Действительно ли работает «дофаминовое голодание»?
-
Удивительная правда о том, как пахнет космос.
-
Острова-чёрные дыры и пустынные бункеры: 7 странных вещей, найденных людьми на Google Earth.
-
Как фотографировать северное сияние как профессионал
-
Штаты, больше всего пострадавшие от лесных пожаров (карта).
Эта статья первоначально была опубликована на сайте www.mentalfloss.com под заголовком «Почему небо голубое?».