Якога колеру неба? Чаму неба блакітнае з пункту гледжання фізікі?

Мы ўсе прывыклі, што колер неба - характарыстыка нясталая. Туман, аблокі, час сутак - усё ўплывае на афарбоўку купалы над галавой. Штодзённая яе змена не займае розумы большасці дарослых, чаго нельга сказаць пра дзяцей. Яны ўвесь час цікавяцца тым, чаму неба блакітнае з пункту гледжання фізікі або што афарбоўвае закат ў чырвоны. Паспрабуем разабрацца ў гэтых не самых простых пытаннях.

зменлівае

Пачаць варта з адказу на пытанне аб тым, што, уласна, неба ўяўляе сабой. У старажытным свеце яно бачылася сапраўды як купал, які накрывае Зямлю. Сёння, аднак, наўрад ці хто-то не ведае, што, на якую б вышыню не падняўся цікаўны даследчык, дасягнуць гэтага купала ён не зможа. Неба - гэта не рэч, а, хутчэй, панарама, якая адкрываецца пры поглядзе з паверхні планеты, нейкая бачнасць, вытканая з святла. Прычым калі назіраць з розных кропак, яно можа выглядаць інакш. Так, з ілюмінатара самалёта, які падняўся над аблокамі, адкрываецца зусім іншы выгляд, чым з зямлі ў гэты час.

Яснае неба - блакітнае, але варта набегчы аблокам - і яно становіцца шэрым, свінцовым або брудна-белым. Начное неба - чорнае, часам на ім можна заўважыць рудаватыя ўчасткі. Гэта водсвет штучнага асвятлення горада. Прычына ўсіх падобных змен - святло і яго ўзаемадзеянне з паветрам і часцінкамі розных рэчываў у ім.

прырода колеру

Для таго каб адказаць на пытанне аб тым, чаму неба блакітнае з пункту гледжання фізікі, трэба ўспомніць аб тым, што ўяўляе сабой колер. Гэта хваля пэўнай даўжыні. Святло, які ідзе ад Сонца да Зямлі, бачыцца як белы. Яшчэ з эксперыментаў Ньютана вядома, што белы свет ўяўляе сабой жменю з сямі прамянёў: чырвонага, аранжавага, жоўтага, зялёнага, блакітнага, сіняга і фіялетавага. Колеру адрозніваюцца даўжынёй хвалі. Чырвона-аранжавы спектр ўключае хвалі, найбольш вялікія па гэтым параметры. Колеру сіне-зялёнай частцы спектру характарызуюцца кароткай даўжынёй хвалі. Разлажэнне святла на спектр адбываецца пры сутыкненні яго з малекуламі розных рэчываў, пры гэтым частка хваль можа быць паглынута, а частка - рассеяная.

даследаванне прычыны

Многія навукоўцы спрабавалі растлумачыць, чаму неба блакітнае, з пункту гледжання фізікі. Усе даследчыкі імкнуліся выявіць з'ява ці працэс, які ў атмасферы планеты рассейвае святло такім чынам, што ў выніку да нас даходзіць толькі блакітны. Першымі кандыдатамі на ролю падобных часціц былі малекулы азону і вады. Лічылася, што менавіта яны паглынаюць чырвонае святло і прапускаюць блакітны, а ў выніку мы бачым неба сіняга колеру. Якія рушылі за гэтым падлікі, аднак, паказалі, што той колькасці азону, крышталяў лёду і малекул вадзянога пару, якое ёсць у атмасферы, недастаткова для надання небе блакітнага колеру.

Прычына ў забруджванні

На наступным этапе даследаванняў Джонам Тиндаллом было выказана здагадка, што роля шуканых часціц гуляе пыл. Сіні святло валодае найбольшай устойлівасцю да рассейвання, а таму здольны прайсці скрозь усе пласты пылу і іншых ўзважаных часціц. Тиндалл правёў эксперымент, які пацвердзіў яго здагадка. Ён стварыў ва ўмовах лабараторыі мадэль смогу і асвятліў яе яркім белым святлом. Змог набыў блакітны адценне. Вучоны зрабіў адназначны вывад з свайго даследавання: колер неба вызначаецца часцінкамі пылу, то бок, калі б паветра Зямлі быў чыстым, то над галовамі людзей свяціліся ня блакітныя, а белыя нябёсы.

даследаванне лорда

Канчатковую кропку ў пытанні аб тым, чаму неба блакітнае (з пункту гледжання фізікі), паставіў ангельскі навуковец, лорд Д. Рэлей. Ён даказаў, што не пыл або змог афарбоўвае прастору над галавой у звыклы для нас адценне. Справа ў самім паветры. Малекулы газу паглынаюць большую частку святла і ў першую чаргу самыя доўгія хвалі, эквівалентныя чырвонага. Сіні пры гэтым рассейваецца. Менавіта так і сёння тлумачыцца тое, якога колеру неба мы бачым у яснае надвор'е.

Ўважлівыя заўважаць, што, вынікаючы логіцы навукоўцаў, купал над галавой павінен быць фіялетавым, паколькі менавіта ў гэтага колеру самая кароткая даўжыня хвалі ў бачным дыяпазоне. Аднак гэта не памылка: доля фіялетавага ў спектры значна менш, чым сіняга, ды і вочы чалавека больш адчувальныя менавіта да апошняга. Па сутнасці, бачны намі блакітны - вынік змешвання сіняга з фіялетавым і некаторымі іншымі кветкамі.

Заходы і аблокі

Усе ведаюць, што ў розны час сутак можна ўбачыць розны колер неба. Фота найпрыгажэйшых заходаў над морам ці возерам - выдатная ілюстрацыя гэтага. Разнастайныя адценні чырвонага і жоўтага ў спалучэнні з блакітным і цёмна-сінім робяць падобнае відовішча незабыўным. А тлумачыцца яно ўсё тым жа рассейваннем святла. Справа ў тым, што падчас заходу і світання сонечным прамяням даводзіцца пераадольваць значна большы шлях праз атмасферу, чым у разгар дня. Пры гэтым святло сіне-зялёнай частцы спектру рассейваецца ў розныя бакі і аблокі, размешчаныя ў лініі гарызонту, становяцца афарбаванымі ў адценні чырвонага.

Калі неба завалаквае аблокі, карціна зусім мяняецца. Сонечныя прамяні не ў сілах пераадолець шчыльны пласт, і вялікая частка іх проста не дасягае зямлі. Прамяні, якія здолелі прайсці праз хмары, сустракаюцца з воднымі кроплямі дажджу і аблокаў, якія зноў скажаюць святло. У выніку ўсіх гэтых ператварэнняў да зямлі даходзіць белы свет, калі аблокі невялікія па памеры, і шэры, калі неба закрываюць вялікія хмары, другі раз паглынальныя частка прамянёў.

іншыя нябёсы

Цікава, што на іншых планетах Сонечнай сістэмы пры поглядзе з паверхні можна ўбачыць неба, моцна адрознае ад зямнога. На касмічных аб'ектах, абдзеленых атмасферай, сонечныя прамяні свабодна дасягаюць паверхні. У выніку неба тут чорнае, без якога б там ні было адцення. Такую карціну можна ўбачыць на Месяцы, Меркурыі і Плутоне.

Марсіянскія неба мае чырвона-аранжавы адценне. Прычына гэтага крыецца ў пылу, якой насычана атмасфера планеты. Яна афарбаваная ў розныя адценні чырвонага і памяранцавага. Калі Сонца падымаецца над гарызонтам, марсіянскі неба становіцца ружавата-чырвоным, пры гэтым ўчастак яго, непасрэдна навакольны дыск свяціла, бачыцца блакітным або нават фіялетавым.

Неба над Сатурнам таго ж колеру, як на Зямлі. Над Уранам распасціраюцца аквамарынавыя нябёсы. Прычына крыецца ў метанавай смузе, размешчанай у верхніх пластах атмасферы планеты.

Венеру ад вачэй даследчыкаў хавае шчыльны пласт аблокаў. Ён жа не дазваляе дайсці да паверхні планеты прамяням сіне-зялёнага спектру, таму неба тут жоўта-памяранцавае з шэрай палоскай ўздоўж гарызонту.

Даследаванне дзённага прасторы над галавой раскрывае ня менш цудаў, чым вывучэнне зорнага неба. Разуменне працэсаў, якія праходзяць у аблоках і за імі, дапамагае спасцігнуць прычыну даволі звыклых для абывацеля рэчаў, якія, тым не менш, растлумачыць з ходу можа далёка не кожны.