Поэзия неба: почему закаты бывают разных цветов? (2 фото)
Закат и рассвет – это удивительно завораживающее зрелище. И небо разных цветов – нежно-розового, ярко-пурпурного, иссиня-серого и даже фиолетового и зеленоватого способно настроить на романтический лад всех, вплоть до закоренелых прагматиков. Почему закаты такие разные, и чем объясняется широкий спектр оттенков небосвода?
Почему закаты бывают разного цвета?
Есть такое определение, которое поэты называют пламенеющим закатом или рассветом. Схожий с языками пламени эффект объясняется тем, что в атмосфере много пылевых частиц, пребывающих во взвешенном состоянии. По размеру они значительно больше молекул воздуха. При их наличии солнечные лучи посредством преломления и превращают утреннюю или вечернюю зарю в красное марево. Эта красота, к сожалению, свидетельствуют о том, что воздух, которым мы дышим, далек от идеала. Но не только взвесь в атмосфере обуславливает красноватый оттенок неба. Утренняя или вечерняя заря может быть алой в связи с присутствием в воздухе водяного пара и соли. Такое небо можно наблюдать над морской гладью.
Воздействие облаков и вулканов
Пыль и пепел, которые образуются после извержения вулканов, распространяются по воздуху ветрами. В местах, даже далеко расположенных от места извержения, можно видеть неповторимые закаты глубокого сочного цвета. В первое время после извержения вулкана воздух настолько плотно смешан с пылевыми частицами, пеплом и другими загрязняющими компонентами, что даже красный не способен проникнуть сквозь эту густую пылевую пелену. В такой ситуации создается ощущение, что солнце пропадает в неизвестном направлении, не дойдя до горизонта.
Облака на небосводе в момент заката и рассвета делают это зрелище еще более захватывающим, завораживающим и умиротворяющий. Они обладают способностью улавливать многоцветные закатные или рассветные лучи, преломляя их. Почему солнечный рассвет яркий, когда над землей стелется туман? Причина в том, что первые рассветные лучи движутся по земной поверхности, укрытой густой пеленой, и пробиваются через повышенную влажность. В процессе идет частичное поглощение основной части спектра. И человеческий глаз может разглядеть лишь оранжевый и красный свет.
А вы любите любоваться рассветным и закатным небом?
Цвет неба
Небо бывает окрашенным в разные цвета в зависимости от времени суток и погоды. В ясный погожий день оно, конечно, голубое. Попытаемся найти причину этого.
Земля освещается светом Солнца. Он проходит через атмосферу планеты. Свет, как известно, это электромагнитная волна, то есть движущаяся в пространстве пара переменных полей — электрического и магнитного. В любой точке пространства, лежащей на пути волны, эти поля колеблются — изменяются во времени. Колебания характеризуются частотой. Если такая частота одна, волна называется монохроматической. Например, монохроматическим будет свет красною или желтого цвета.
Солнечный свет, как мы знаем, состоит из множества монохроматических волн — красной, оранжевой, желтой и т. д. Какой бы ни была частота (цвет) волны, ее электрическое поле действует на электроны атомов атмосферного воздуха. Электроны начинают колебаться, как грузик на пружине, взад-вперед. Колеблющийся электрон — это заряд, движущийся с ускорением, а значит, излучающий, в свою очередь, электромагнитную волну. Такая волна называется рассеянной, а само явление излучения света атомом под воздействием падающего извне излучения — рассеянием.
Как много падающего на атомы света они рассеивают? Во-первых, эго зависит от того, сколько света на них падает, то есть от его энергии. Во-вторых, и это главное, рассеяние света очень сильно зависит от его частоты — чем она выше, тем сильнее рассеивается свет. Поэтому волны, соответствующие фиолетовому и синему цветам, рассеиваются сильнее других. Так, у голубого света частота в два раза больше, чем у красного, и рассеивается он в 16 раз сильнее! Иначе говоря, энергия рассеянной волны голубого цвета в 16 раз больше энергии рассеянной волны красного цвета. Из-за этого нам и кажется, что Солнце бледно-желтого цвета, а небо голубое.
А КАК ВЫГЛЯДИТ НЕБО ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА?
Описанная цветовая картина атмосферы видна только с Земли. В космосе все несколько иначе. Так как там нет атмосферы, то все предстает в первозданном виде: Солнце на самом деле ярко-белого цвета, а небо, то есть пространство космоса, абсолютно черное. Но! Вокруг нашей планеты образуется голубое свечение — гало. Его цвет обусловлен той же причиной, что и цвет неба на Земле — сильным рассеянием атмосферой сине-голубой части солнечных лучей.
ПОЧЕМУ НЕБО ГОЛУБОЕ, А НЕ ФИОЛЕТОВОЕ?
Можно возразить: «Лучше всего рассеивается в атмосфере фиолетовый цвет. Но небо все же не фиолетовое, а голубое!» Это так, и дело здесь в особенностях нашего зрения. При одинаковой яркости наш глаз лучше воспринимает именно голубой цвет, а не фиолетовый. Кроме того, зеленый свет, также рассеивающийся в атмосфере, смешивается с отлично рассеивающимся фиолетовым, что приводит к появлению того же голубого цвета.
Почему небо голубое: пояснение для детей
Голубое небо: Pixabay
Дети любят задавать родителям вопросы, которые зачастую ставят взрослых в тупик. Знаете, как объяснить, почему небо голубое? Причем так, чтобы ребенку было понятно? Давайте рассмотрим основные объяснения природного явления, а также выясним, какие гипотезы строили ученые.
Почему небо голубое: простые доводы
Наверное, не было такого человека, который хоть раз в жизни не поинтересовался, почему небо голубого цвета? Еще средневековые философы пытались отгадать эту загадку, но получилось не сразу. Вскоре рассмотрим заблуждения на этот счет, а пока давайте выясним, как же объяснить ребенку цвет неба?
Почему небо голубое: Nur.kz
Итак, вот основные идеи:
Дело в спектре
Наверняка ребенок знает цвета радуги. Проще всего их запомнить с помощью фраз «Как Однажды Жан Головой Свалил Фонарь» или «Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан». Эти предложения таят скрытый смысл, представляя основные цвета видимого спектра (код — в первых буквах слов), а именно:
Что представляет собой видимый свет и почему небо голубое? Физика спешит на выручку. Волны электромагнитного излучения имеют разную длину. Видимые волны способен воспринять человеческий глаз, а невидимые имеют слишком большую или маленькую длину, которую человек не улавливает.
Проще говоря, цвет света зависит от длины волны. Первое место в этом рейтинге занимает красный, а последнее — фиолетовый. К тому же синий и фиолетовый цвета лучше всего рассеиваются. Поэтому стоит сказать так: солнечный свет — белый, а значит, содержит в себе все цвета спектра. Попадая на Землю и сталкиваясь с пылью, газами, каплями воды в атмосфере, он рассеивается. Поскольку фиолетовый и синий рассеиваются лучше всех, то окрашивают небо.
Причина в строении человеческого глаза
Минуточку, тогда почему над нами синее небо, а не фиолетовое, чья длина волны самая короткая? При одинаковой яркости человек лучше воспринимает голубой цвет. Причем зеленый, смешиваясь с фиолетовым, также образует голубой. Наш глаз не может уловить весь спектр, поэтому процент фиолетового снижается. В результате видим голубое небо.
Если же последовал дополнительный вопрос, почему небо синее, а не зеленое, то на него также найдется ответ:
Во всем виноват угол падения
Как же объяснить небо зимой, на восходе или закате, когда наблюдаем красное свечение? Чем ближе Солнце подходит к горизонту, тем больший путь нужно проделать лучам сквозь слои атмосферы.
Самая длинная волна у красных лучей, поэтому небо окрашивается в этот цвет. В это же время остальные цвета рассеиваются и не успевают добраться до зримого слоя.
Голубое небо: Pixabay
Почему небо голубое: главные заблуждения
Как упоминали выше, древние философы также желали знать ответ на вопрос о цвете неба и даже строили предположения, наблюдая за природными явлениями. Так, Леонардо да Винчи наблюдал, как дым на фоне темного камина получает синеватый оттенок. Он решил, что темнота поверх света становится синей. Сегодня же всем известно, что черный с белым образует серый цвет.
Голубое небо с облаками не давало покоя и другим мыслителям. Вот самые известные попытки объяснить цвет небосклона:
Гипотеза Ньютона
Ученый предположил, что воздух не окрашен в голубой цвет. Тогда наши спутники, Солнце и Луна, также были голубыми на закате, равно как и вершины гор. Однако же горные пики приобретают розовый оттенок. Добраться до сути Ньютону помешала радуга. Он понял, что цветастое чудо возникает в результате преломления света через капли дождя. Поэтому решил, что голубое небо окрашивается так же.
Согласно теории, капли воды в атмосфере имеют тонкие стенки. Оказалось, что капли — это сферы, которым не свойственен такой параметр, как толщина стенки. Вот так лопнула эта гипотеза.
Теория Рэлея
Ученый занимался оптикой и часами просиживал в темной лаборатории, глядя на то, как пылинки танцуют в пробивающихся лучах света. Давно известно, что свет распространяется прямолинейно. Так почему же человек видит луч сбоку? Или свет от прожектора в небе? Видимо, что-то преломляет его поток.
По версии Рэлея, этим «что-то» являются пылинки. Ученый предположил, что свет, встречая пылинки на пути, рассеивается. Дальше вспоминаем о длине цветовой волны. Ученый был близок к разгадке.
Но дальнейшие опыты опровергли предложенную теорию. Замечали, что солнечное небо за городом чище и ярче? А ведь там гораздо меньше смога и пыли, а значит гипотеза потерпела крах.
Точку в исследованиях поставил ученый Леонид Мандельштам. Он доказал, что на рассеивание света влияют не молекулы в атмосфере, а их сгустки и разряжения при воздействии околоземных газов. По этой причине видим небо пасмурное или наблюдаем белые облака. К примеру, скопление водяных молекул в облаках одинаково рассеивает все цвета спектра, что и дает белый оттенок.
А как быть с серыми тучами? Все дело в плотности облаков, в которых скапливается больше водяных капель. В результате много лучей рассеивается, а до нижней части облаков света доходит мало, и нам они кажутся серыми.
Теперь знаете, как ответить ребенку на вопрос о цвете неба. А заодно и немного приоткрыть дверь в историю теорий ученых. Наверняка подрастающему поколению понравятся ваши рассказы.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
Почему небо голубое?
Наверно, каждый хотя бы раз в жизни сталкивался с этим простым вопросом: почему чистое, безоблачное небо голубое или синее? Очевидно, из-за воздуха, которым мы дышим, из-за атмосферы Земли! Вероятно, воздух у нас «синего цвета» или что-то вроде этого. Он только кажется прозрачным, а на больших расстояниях самолеты, горы, корабли как бы находятся в голубоватой дымке… Такие рассуждения не снимают главный вопрос: почему небо голубое? Не раскрашен же воздух синей краской!
Так как воздух рассеивает синий цвет, небо кажется голубым, а само Солнце — желтым. Больше того, на закате, когда солнечный свет проходит через бо́льшую толщу атмосферы, мы видим красное Солнце и зарю, окрашенную в желто-красные цвета. Все это возможно только потому, что синий свет рассеивается атмосферой по пути к нам.
Но откуда вообще взялся синий свет? Начнем с того, что белый свет от Солнца — это смесь всех цветов радуги, от фиолетового до красного. Стоп, скажете вы, свет Солнца белый? Да, свет, идущий от Солнца, практический белый. Второй момент: мы сейчас говорим о свете, а не о цвете. Если смешать краски разных цветов, то мы, конечно, получим нечто почти черное.
Цвет света — это не цвет какого-либо предмета. Если смешать красный, желтый, оранжевый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый свет примерно в равном количестве, мы получим белый свет. Первым продемонстрировал это Исаак Ньютон, использовав призму для разделения разных цветов и формирования спектра.
Ученые выяснили, что разноцветный свет это всего лишь свет разных длин волн. Видимая часть спектра варьируется от красного света с длиной волны около 720 нм до фиолетового с длиной волны около 380 нм, между которыми расположены оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий цвета. Три различных типа цветовых рецепторов в сетчатке человеческого глаза наиболее сильно реагируют на красные, зеленые и синие длины волн, в сумме давая нам все разнообразие красок.
Да, так что там говорит физика о том, почему небо голубое?
Эффект Тиндаля
Первые шаги к правильному объяснению цвета неба сделал Джон Тиндаль в 1859 году. Он обнаружил любопытный эффект: если пропустить свет через прозрачную жидкость, в которой взвешены мелкие частички, то голубой свет будет рассеиваться этими частичками сильнее, чем красный свет.
Это можно легко продемонстрировать. Возьмите стакан с водой и размешайте в нем несколько капель молока, немного муки или мыла, так чтобы вода в стакане стала мутной. Затем пропустите через стакан свет фонарика. Вы увидите, что свет внутри стакана стал голубоватым. Вернее, голубоватым стал тот свет, который попал вам в глаза из стакана, то есть был отклонен и рассеян в растворе!
Но самое интересное, что свет на выходе из стакана, потеряв часть своей синей составляющей, будет уже не белым, а желтоватым! Если взять достаточно широкую емкость, то свет, многократно рассеявшись в дороге, окончательно потеряет синюю составляющую и выйдет из емкости уже не желтым, а красным.
Эффект Тиндаля касается рассеяния света в мутных жидкостях. Частички в такой жидкости должны иметь особую структуру поверхности — бороздки, решетки, поры, углы, размер которых сопоставим с длиной световой волны.
Благодаря эффекту Тиндаля существуют красивые голубые рачки сапфириниды. Эти крохотные, будто светящиеся изнутри, животные иногда становятся совершенно невидимыми для наблюдателя (рассеяние света уходит в ультрафиолетовую область)…
Эффект Тиндаля несет ответственность и за голубые глаза у людей!
Да-да, голубые глаза создает вовсе не голубой пигмент — его там попросту нет — но меланин, который рассеивает свет соответствующим образом!
Несколько лет спустя эффект Тиндаля был подробно изучен лордом Рэлеем. С тех пор рассеяние света на очень маленьких частицах стало называться рэлеевским рассеянием. Рэлей показал, что количество рассеянного света обратно пропорционально четвертой степени длины волны для достаточно мелких частиц. Отсюда следует, что синий свет на таких частицах рассеивается больше, чем красный, примерно в 10 раз: (700 нм/400 нм) 4 = 10
Пыль или молекулы?
Все это прекрасно, но наше небо заполнено воздухом, а не жидкостью, и в небе не плавают кусочки мыла или молока… Что за частицы рассеивают свет в воздухе? Тиндаль и Рэлей полагали, что голубой цвет неба должен быть из-за мелких частиц пыли и капель водяного пара, которые взвешены в атмосфере в точности как частички молока взвешены в воде.
Это ошибочное мнение, хотя и сегодня некоторые люди говорят, что цвет неба определяется паром и пылью. Если бы это было так, то цвет неба менялся бы гораздо сильнее в зависимости от влажности или тумана, чем он меняется на самом деле. Поэтому ученые предположили (правильно!), что для объяснения рассеяния достаточно молекул кислорода и азота. Это сам воздух, вернее, его молекулы рассеивают свет!
Голубое небо и облака на нем. Воздух рассеивает свет в соответствии с рэлеевским рассеянием, а более крупные частички облаков в соответствии с рассеянием Ми. Фото: Andrei Azanfirei/Flickr.com
Вопрос окончательно решил Альберт Эйнштейн в 1911 году, который рассчитал детальную формулу для рассеяния света в зависимости от молекул и дальнейшие эксперименты блестяще подтвердили его вычисления. Говорят, Эйнштейн даже смог использовать свои расчеты в качестве дополнительной проверки числа Авогадро!
Почему небо голубое, а не фиолетовое?
Кстати, если синий свет рассеивается в 10 раз больше, чем красный, то еще более короткие фиолетовые волны должны рассеиваться больше, чем синие! Возникает вопрос: почему небо не выглядит фиолетовым?
Во-первых, спектр излучения света от солнца не является одинаковым на всех длинах волн — максимум энергии в спектре Солнца приходится на зеленый свет. Во-вторых, коротковолновый фиолетовый свет активно поглощается в верхних слоях атмосферы (как и ультрафиолет!), поэтому в до поверхности Земли доходит меньше фиолетового, чем синего.
Наконец, третья причина — наши глаза менее чувствительны к фиолетовому свету, чем к синему.
Кривые чувствительности для трех типов колбочек в человеческом глазу.
У нас есть три типа цветовых рецепторов, или колбочек, в сетчатке глаз. Их называют красными, синими и зелеными, потому что они наиболее сильно реагируют на свет именно на этих длинах волн. Но на самом деле, они способны улавливать и свет других длин волн, перекрывая весь спектр.
Когда мы смотрим на небо, красные колбочки реагируют на небольшое количество рассеянного красного света, но также — менее сильно — на оранжевые и желтые длины волн. Зеленые колбочки реагируют на жёлтые и более сильно рассеянные зелёные и зелено-синие волны. Наконец, синие колбочки стимулируются цветами синих длин волн, которые очень сильно рассеиваются. Если бы в спектре не было синего и фиолетового, небо казалось бы голубым с легким зеленоватым оттенком. Но наиболее сильно рассеивающиеся волны синего и фиолетового цветов слегка стимулируют и красные колбочки, поэтому эти цвета кажутся синими с добавленным красным оттенком. Общий эффект заключается в том, что когда мы смотрим на небо, красные и зеленые колбочки стимулируются примерно одинаково, а синие стимулируются сильнее. Эта комбинация в итоге и образует голубое или синее небо.
Прекрасные закаты
Что может быть красивее тихих закатов на берегу моря или в степи? Когда воздух чистый и прозрачный, закат будет желтого цвета, точно как луч фонарика, пересекший стакан с раствором мыла: часть синего света рассеется и общий цвет Солнца сместится к красному концу спектра.
Закаты Солнца могут быть чрезвычайно разнообразными по цветовой гамме в зависимости от состояния атмосферы. Фото: Alex Derr
Другое дело, если воздух загрязнен мелкими частицами — гарью, пылью, смогом. В этом случае закат будет оранжевым и даже красным. Закаты над морем также могут быть оранжевыми из-за частиц соли, взвешенных в воздухе, которые могут создавать эффект Тиндаля. Небо вокруг солнца видно покрасневшим, а также свет, идущий прямо от солнца. Это связано с тем, что весь свет рассеивается относительно хорошо под небольшими углами, но тогда синий свет с большей вероятностью будет рассеиваться дважды и более на больших расстояниях, оставляя желтый, красный и оранжевый цвета.
Облака, голубая Луна и голубая дымка
Облака и пылевая дымка кажутся белыми, потому что они состоят из частиц, больших длин волн света. Такие частицы будут одинаково рассеивать все длины волн (рассеяния Ми).
Но иногда в воздухе могут быть частицы гораздо меньших размеров. Некоторые горные районы славятся своей голубой дымкой. Аэрозоли терпенов из растительности вступают в реакцию с озоном в атмосфере, образуя мелкие частицы диаметром около 200 нм, которые отлично рассеивают синий свет.
Голубая дымка над заливом Котор в Черногории. Фото: Rocher/Flickr.com
Лесной пожар или извержение вулкана могут иногда заполнять атмосферу мелкими частицами диаметром 500–800 нм, что является подходящим размером для рассеивания красного света. Это дает противоположность обычному эффекту Тиндаля и может привести к тому, что Луна приобретет синий оттенок, так как красный свет от Луны рассеян этими частицами. Настоящая голубая Луна — очень редкое явление!
Почему небо Марса красное?
Вот мы добрались и до Марса, небо на котором, судя по снимкам марсоходов и автоматических спускаемых аппаратов, то рыжее, то песочно-желтое, то серовато-голубое… Какое оно на самом деле?
Согласно физике, марсианское небо должно быть голубым. Оно и есть голубое, но только когда атмосфера на Красной планете спокойна. Однако на Марсе, как известно, часто дуют ветра. Несмотря на то что атмосфера планеты крайне разрежена, ветра способны поднимать миллионы тонн песка и пыли устраивать настоящие песчаные бури. Некоторые бури способны скрыть почти всю поверхность Марса!
После таких бурь в воздухе еще долго остаются взвешенными частички богатой железом пыли. Цвет этой пыли красный (это ржавчина), соответственно и небо на Марсе окрашивается в желтовато-оранжевый цвет.
Отражательные туманности
Наконец, заглянем далеко в космос, туда, где сейчас рождаются звезды.
Комплекс туманностей ро Змееносца. Фото: Jim Misti/Steve Mazlin/Robert Gendler
Вот целый комплекс из космических газопылевых облаков, расположенный на границе созвездий Змееносца и Скорпиона. Обратите внимание: часть облаков ярко светится красноватым свечением, другая часть, наоборот, поглощает свет и напоминает черные провалы. Наконец, третья часть имеет голубоватый цвет.
Все три типа облаков состоят в основном из водорода с небольшой примесью пыли и молекул. Почему же они выглядят по-разному? Все дело в их температуре. Нагретые светом погруженных в них звезд, облака начинают сами светиться. Красное свечение — излучение водорода. Очень холодные облака, наоборот, поглощают свет и потому непрозрачны для нас. Наконец, холодные, но расположенные недалеко от ярких звезд облака выглядят голубоватыми. Они отражают свет звезд, рассеивая его так же, как и атмосфера Земли!
Небо над Вильнюсом окрасилось в необычный цвет, специалисты объяснили причину
Скопировать ссылку
Небо над Вильнюсом окрасилось в необычный цвет, специалисты объяснили причину
«У меня есть странный вопрос – почему небо сегодня фиолетовое? Это из-за высокой влажности?», – вопрошала читательница Delfi Агне.
С таким же вопросом в редакцию обратился Андрюс: «Может поясните, что происходит? Первый раз вижу такое фиолетовое небо».
Не на всех фотографиях цвет неба был таким, каким был в реальности, поскольку не все телефоны могут передать цветовую гамму.
Это явление прокомментировала климатолог Литовской гидрометеорологической службы Виктория Мачюлите.
«Да, такое явление бывает при определенных атмосферных условиях. Об этом наша служба уже информировала», – заметила она.
По словам специалистов службы, небо окрашивается в такие цвета редко, когда солнечные лучи преломляются определенным образом.
«Пурпурный цвет показывает, что в атмосфере много влаги (слабый дождь, облака), а солнце в то время было у самого горизонта (перед тем, как спряталось за горизонтом). Когда солнечный свет проходит под таким углом через толстый слой облаков из желтоватого/красноватого он становится пурпурным/фиолетовым. Примерно такого цвета небо бывает вечером, часто летом, когда солнце бывает у линии горизонта», – пояснили специалисты.
