Почему небо голубое

Приветствуем Вас, дорогие читатели, на нашем сайте!

Здесь вы сможете узнать множество интересных и зажигательных историй, множество фактов и объяснений в мире. На нашем сайте вы найдете много полезной и интересной информации из различных областей науки, спорта, природы, животных и многое многое другое.
Читайте и делитесь с друзьями!

В данной статье мы с Вами узнаем — Почему небо голубое.

Величественное зрелище синего небосвода, грозового серого неба, покрытого облаками, розового восхода или алого заката — это привычная для обитателей Земли и, одновременно, восхитительная картина. Однажды, раньше или позже, каждый человек глядя ввысь задается простым вопросом, почему небо голубое?

Маленький ребенок-почемучка возраста трех лет ставит этим вопросом в тупик своих родителей. В ответ он скорее всего слышит сомнительную историю про синюю речку, которая как в зеркале отражается в небе. Взрослый человек, обладая школьным запасом знаний и аналитическим складом ума, может прийти к тому же вопросу сопоставив известные факты. Солнечный свет, мы знаем точно, — белый, воздух — бесцветный и прозрачный. Так откуда тогда берется синева небосклона, почему же все-таки небо голубое?

Содержание статьи:

Почему небо голубое с точки зрения физики?

Ответить на этот вопрос пытались многие исследователи. Однако только в конце 19 века Д. Рэлей смог дать этому явлению самое лучшее объяснение.

Солнце изучает лучи чистого прозрачного света. Следовательно – небо мы также должны видеть белым. Но по пути к земле солнечные лучи меняют свой оттенок.

Это возможно благодаря тому, что белый цвет включает в себя спектр из 7 оттенков. Именно благодаря их соединению и получается белый цвет.

Почему же белый цвет распадается на оттенки, но видим мы при этом только голубой?

Сначала ученые объясняли это особым составом воздуха, который состоит из большого количества химических компонентов. В земной атмосфере также есть пары воды, кристаллы льда, частички пыли и т.п. В самом верхнем слое формируется озон.

По мнению физиков, которые первыми занимались этим вопросов, молекулы озона и воды поглощают красные лучи, а голубые лучи – пропускают. Однако, сделав точные расчеты, ученые исключили такой вариант объяснения, поскольку в атмосфере просто не так много озона и воды, чтобы сделать небо голубым.

Спустя 70 лет ученый Д. Таиндалл сделал предположение, что свет рассеивается благодаря пыли и прочим частичкам, присутствующим в воздухе. Голубой свет рассеивается меньше всего, поэтому и создается явление голубого небосвода. Ученый утверждал, что если бы воздух был абсолютно чистым, то, небо казалось бы нам тоже белым.

Вскоре и Д. Рэлей пересмотрел свое отношение к тому, почему небо голубое. Он выдвинул предположение о том, что небо окрашивается в голубой свет не частичками дыма, смога или пыли, а непосредственно воздухом.

Часть лучей доходит до Земли, не изменяя свой цвет. Но большая часть все же вступает в контакт с молекулами газа и поглощается ними.

При таком взаимодействии молекулы наполняются энергией, возбуждаются и снова излучают энергии в виде фотонов. Полученные таким образом фотоны могут иметь любой цвет. Они рассеиваются в любом направлении.

Цвет лучей будет при этом зависеть от преобладания квантов того или иного оттенка. Во время столкновения фотонов и газовых молекул на один вторичный квант красного цвета приходится 8 квантов голубого. Отсюда ученый сделал вывод: мы видим небо голубым за счет преломления цвета из-за газовых молекул.

Солнечный свет

Солнечные лучи — это квантовые волны различной длины. Проходя через неоднородную атмосферу волна белого цвета преломляется в молекулах всевозможных газов и разделяется на цветовой спектр. Получается всем нам известная радуга.

Такую же радугу можно создать самостоятельно при помощи призмы или увеличительного стекла. Расщепление солнечного луча на цветные составляющие называется дисперсия. Волны разной длины глаз человека воспринимает как разные цвета — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Спектр солнца неравномерный: одних цветов больше, других меньше. Например, в нем совсем мало фиолетового излучения.

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?

Устройство глаза

Глаз человека устроен таким образом, что визуально воспринимает спектр только в диапазоне излучений от красного до фиолетового. При этом фиолетовый цвет, которого и без того меньше в солнечном спектре, находится на границе оптического диапазона глаза. Из-за этого для нас он сливается с синим и становится практически невидим в небе.

Вот почему небо голубое. Если бы диапазон восприятия цветов у человеческого глаза был еще уже, то мы не воспринимали бы синие цвета и люди с Земли глядели бы в зеленое небо.

Колерная карта

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.

Космическая случайность

В итоге, мы сами являемся причиной, определяющей почему небо голубое. Небеса, которые мы видим над головой и считаем незыблемой частью нашего миры, всего лишь оптическая иллюзия.

Случайное совпадение свойств космического пространства, атмосферы, фотонных волн и физиологии человека. Именно мы, при всех имеющихся обстоятельствах, видим небо голубым.

Но на самом деле оно может быть любого цвета из видимых или невидимых нами частей спектра.

Кто раскрашивает небо?

Как же ответить ребёнку, который увлечённо глядит на родителя и ожидает понятного и вполне чёткого ответа. Уход родителя от вопроса может обидеть малыша или разуверить его во «всемогуществе» мамы или папы. Каковы могут быть варианты объяснений?

Объяснение для ребенка 2-3 лет

Малышу этого возраста сложно будет понять информацию о спектрах, длине волн и других премудростях физики. Расскажите ребенку о том, что на нашей Земле есть много различных водоемов: реки, моря, озера. Обязательно покажите ему их на рисунках.

Когда на улице тепло и солнечно, то вода отражается на небесах, как будто в зеркальце. Водичка в реке и озере голубая, поэтому и небо тоже голубое. Можно взять любой предмет голубого цвета и продемонстрировать как он отражается в зеркале.

А еще лучше подойти к водоему и поднести к нему зеркало. Ребенок увидит реальное подтверждение вашим словам.

Объяснение для ребенка 3-4 лет

Ребенку этого возраста объяснить все более реально. Можно рассказать ему о том, что белый цвет не очень простой. Он включает в себя сразу 7 других оттенков: оранжевый, зеленый, голубой, фиолетовый, синий, желтый и красный.

Продемонстрируйте изображение радуги. Все лучи «добираются» к земле через плотный слой воздуха, как через решето. Каждый солнечный луч по пути разбрызгивается и разделяется на отдельные части.

Однако голубой цвет самый стойкий, поэтому он сохраняется. Именно он и окрашивает небо в голубой цвет.

Объяснение для ребенка 4-5 лет

Воздух кажется нам прозрачным. Но он такой только вблизи. Но его настоящий цвет – голубой.

Предложите ребенку посмотреть на небо. Объясните малышу, что воздух очень плотный, поэтому и кажется издали нам голубым. Чтобы наглядно продемонстрировать ему этот эффект, возьмите отрезок полиэтиленового пакета.

Пакет сложите в несколько раз и дайте малышу в руки. Пусть он посмотрит через него на солнце и убедиться в том, что лучи поменяли прозрачность и оттенок.

Объяснение для ребенка 5-6 лет

Воздух – это смесь разный частичек (пара, пыли, газа). Они очень маленькие, поэтому увидеть их непросто. Сделать это можно только с помощью микроскопа.

Лучи солнца состоят из 7 оттенков. Пробираясь через поток воздуха, они сталкиваются с маленькими частицами, поэтому и распадаются. Но голубой цвет – самый стойкий, поэтому небосвод и кажется нам именно таким.

А вот еще один вариант ответа. Солнечные лучи кажутся нам короткими и желтыми. Воздух, который находится вокруг нас, состоит из огромного количества частичек, которые мы не видим.

Когда солнце посылает на Землю свои лучи, то до поверхности доходят не все из них. Лучи синего цвета самые коротенькие, они не успевают попасть к нам, поэтому растворяются по дороге и становятся голубыми.