Чому небо блакитне?

Коли вітер накидає на красиве блакитне небо білу пухнасту прозору накидку, люди починають все частіше поглядати наверх. Якщо воно при цьому ще й одягає на себе велику сіру шубу з срібними нитками дощу, то навколишні ховаються від нього під парасолями. Якщо наряд темно-фіолетового кольору, то всі сидять вдома і бажають побачити сонячне блакитне небо.

І тільки коли з`являється таке довгоочікуване сонячне блакитне небо, яке одягає на себе сліпуче блакитне плаття, прикрашене золотистими сонячними променями, люди радіють - і посміхаючись, залишають домівки в очікуванні гарної погоди.

Теорії ранніх століть

Питання про те, чому небо блакитне, хвилював людські уми ще з незапам`ятних часів. Грецькі легенди знайшли свою відповідь. Вони стверджували, що цей відтінок йому надає найчистіший гірський кришталь.

За часів Леонардо да Вінчі і Гете також шукали відповідь на питання, чому небо блакитне. Вони вважали, що блакитний колір неба виходить при змішуванні світла з темрявою. Але пізніше ця теорія була спростована як неспроможна, оскільки виявилося, що комбінуючи ці кольори, можна отримати лише тони сірого спектра, але ніяк не кольорового.

Через деякий час відповідь на питання, чому небо блакитне, спробували пояснити в 18 столітті Маріотт, Бугер і Ейлер. Вони вважали, що це природний колір частинок, з яких складається повітря. Теорія ця була популярна навіть на початку наступного століття, особливо коли було встановлено, що рідкий кисень - блакитного, а рідкий озон - синього тонів.

Першим більш-менш розумну ідею подав Соссюр, який припустив, щоб якби повітря було повністю чистим, без домішок, небо виявилося б чорним. Але оскільки атмосфера містить в собі різні елементи (наприклад, пар або водяні краплі), то вони, відображаючи колір, надають неба потрібний відтінок.

Після цього вчені почали все ближче і ближче підбиратися до істини. Араго відкрив поляризацію, одну з характеристик розсіяного світла, який відбивається від небосхилу. У цьому відкритті вченому однозначно допомогла фізика. Пізніше шукати відповідь почали і інші дослідники. При цьому питання, чому небо блакитне настільки цікавив учених, що для його з`ясування було проведено величезну кількість різних експериментів, які привели до думки, що головна причина появи блакитного кольору в тому, що промені нашого Сонця просто розсіюються в атмосфері.

пояснення

Першим, хто створив математично обґрунтовану відповідь молекулярного розсіювання світла, виявився британський дослідник Релей. Він висунув припущення, що світло розсіюється не через домішок, якими володіє атмосфера, а через самих молекул повітря. Його теорія отримала розвиток - і ось до яких висновків прийшли вчені.

Сонячні промені пробиваються на Землю через її атмосферу (товстий шар повітря), так звану повітряну оболонку планети. Темне небо повністю наповнений повітрям, який незважаючи на те, що повністю прозорий, порожнечею не є, а складається з молекул газу - азоту (78%) і кисню (21%), а також водяних крапель, пара, крижаних кристалів і невеликих шматочків твердого матеріалу (наприклад, частинок пилу, сажі, попелу, океанської солі і т.п.).

Деяким променям вдається вільно пройти між газовими молекулами, повністю минаючи їх, а тому без змін досягти поверхні нашої планети, але більшість променів стикаються з газовими молекулами, які приходять в збуджений стан, отримують енергію і випускають в різні сторони різнокольорові промені, повністю фарбуючи небо, в результаті чого ми бачимо сонячне блакитне небо.

Білий світ сам по собі складається з усіх кольорів веселки, яку нерідко можна побачити, коли він розкладається на складові частини. Так вийшло, що молекули повітря найбільше розсіюють синій і фіолетовий кольори, оскільки вони є найбільш короткою частиною спектра, оскільки мають найменшу довжину хвилі. При змішуванні в атмосфері синього і фіолетового кольорів з невеликою кількістю червоного, жовтого і зеленого, небо починає «світитися» блакитним кольором.

Оскільки атмосфера нашої планети не однорідна, а досить різна (біля поверхні Землі більш щільна, ніж нагорі), вона має різну структуру і властивості, ми можемо спостерігати переливи блакитного кольору. Перед заходом сонця або сходом, коли довжина сонячних променів значно збільшується, сині і фіолетові кольори розсіюються в атмосфері і до поверхні нашої планети абсолютно не доходять. Успішно добираються жовто-червоні хвилі, які ми і спостерігаємо на небосхилі в цей період часу.

У нічний час, коли сонячні промені, потрапляючи на певну сторону планети не мають ніякої можливості, атмосфера там стає прозорою, і ми бачимо «чорний» космос. Саме таким його бачать астронавти, що знаходяться над атмосферою. Варто зауважити, що космонавтам пощастило, адже, коли вони знаходяться понад 15 км над поверхнею землі, днем вони можуть одночасно спостерігати за Сонцем і зірками.

Забарвлення неба на інших планетах

Оскільки колір неба в чому залежить від атмосфери, немає нічого дивного в тому, що на різних планетах воно різного кольору. Цікаво, що такого ж кольору, як на нашій планеті, атмосфера у Сатурна.

Дуже красивого аквамаринового кольору небеса Урана. Атмосфера на ньому складається в основному з гелію і водню. У ній також присутня метан, який повністю поглинає червоний і розсіює зелений і блакитний кольори. Синього кольору небеса Нептуна: в атмосфері цієї планети немає стільки гелію і водню, як у нашій, але багато метану, який нейтралізує червоне світло.

Атмосфера на Місяці, супутнику Землі, а також на Меркурії і Плутоні повністю відсутня, отже, світлові промені не відображаються, тому небесне склепіння тут чорний, а зірки легко помітні. Сині та зелені кольори сонячних променів повністю поглинаються атмосферою Венери, і коли Сонце біля горизонту, небеса тут жовті.

В повітрі Марса присутня надзвичайно багато пилу червоного кольору. Небо там днем жовто-оранжевого відтінку, близько Сонця - блакитно-фіолетового, під час сходу і заходу - червонувато-рожеве, і воно є негативом нашої планети.

Небо Юпітера завжди похмуре. За деякими припущеннями, у нього немає твердої поверхні. Він повністю складається з газу, який чим ближче до ядра, тим стає щільніше, а над собою утворює хмари. Самі нижні блакитного кольору, над ними - коричневі і білі, ще вище - червоні. Верхній шар цієї планети складається з багатокілометрового сірого туману.