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.