Защо виждаме небето синьо. Защо небето е синьо, а не зелено

Слънчевата светлина е бяла, т.е. включва всички цветове на спектъра. Изглежда, че небето също трябва да е бяло, но синьо.

Със сигурност вашето дете знае фразата "Всеки ловец иска да знае къде седи Фазанът", което помага да се запомнят цветовете на дъгата. И дъгата - най-добрия начин  разберете как светлината се разбива на вълни с различни честоти. Най-дългата дължина на вълната е в червено, най-късата е във виолетово и синьо.

Въздухът, който съдържа газови молекули, микрокристали от лед и водни капчици, разпръсква светлината с къса дължина на вълната, по-силна, следователно, синьо и лилаво в небето са осем пъти повече от червените. Този ефект се нарича Rayleigh разсейване.

Начертайте аналогия с топките, които се търкалят по велпапето. Колкото по-голяма е топката, толкова по-малко вероятно е да се отклони или да се придържа.

Обяснете защо небето не може да бъде друг цвят

Защо небето не е лилаво?

Логично е да се предположи, че небето трябва да е лилаво, защото този цвят има най-къса вълна. Но тук идват особеностите на слънчевата светлина и структурата на човешкото око. Спектърът на слънчевата светлина е неравномерен, нюансите на лилавото в него са по-малко от другите цветове. И човешкото око не е видима част от спектъра, което допълнително намалява процента на нюанси на лилаво в небето.

Защо небето не е зелено?

Детето може да попита: „Тъй като разсейването нараства с намаляването на дължината на вълната, защо небето не е зелено? Разпръснати в атмосферата не са само сини лъчи. Тяхната вълна е най-кратка, така че те са по-забележими и най-ярки от всички. Но ако човешкото око беше подредено по различен начин, небето щеше да изглежда зелено за нас. В крайна сметка, дължината на вълната на този цвят е малко по-дълга от тази на синьото.

Светлината не е като боя. Ако смесите зелена, синя и лилава боя, получавате тъмен цвят. При светлината е вярно обратното: колкото повече цветове се смесват, толкова по-ярък ще бъде резултатът.

Разкажете ни за залеза

Ние виждаме синьо небекогато слънцето грее отгоре. Когато наближи хоризонта и ъгълът на падане на слънчевите лъчи намалява, лъчите отиват тангенциално, преминавайки много по-дълъг път. Поради това вълните на синьо-синия спектър се абсорбират в атмосферата и не достигат до Земята. В атмосферата се разпръскват червено и жълто. Следователно по залез слънце небето става червено.

Слънцето не само ни дава светлина и топлина, но и рисува всичко около нас в цветовете на дъгата на спектъра. Лъчът на бялата светлина всъщност е многоцветен, ние знаем това чрез отражението му в капка дъжд, която е станала дъга. Тогава защо за небето слънцето избра точно синьо, а не зелено, например? Въпреки че е много трудно да си представим зелено небе.
  Земята е заобиколена от слой въздух, който дишаме. Той съдържа кислород, озон и въглероден диоксид. Този слой се нарича атмосфера. Дебелината на атмосферния слой е около 500 километра. Той съдържа въздуха, който дишаме.

Въздухът се състои от молекули, в които светлината не може да отразява. Той ги разпилява. Електроните в една молекула попадат под влиянието на слънчевата светлина, която пада върху тях и започват да я излъчват. И самата светлина е разпръсната. И ние виждаме тази дифузна светлина от Земята.

Газите във въздуха разделят светлината на познатите цветове на спектъра. Познаваме ги добре: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо, виолетово. Но ние, най-често, виждаме синьо или синьо. Защо небето е синьо?

Тук влиза в сила законът за дисперсията, открит от Рейли, според който светлината с по-къса дължина на вълната е разпръсната по-бързо от светлината на вълните с по-голяма дължина. Сините, сините и лилавите цветове на спектъра имат по-малка дължина на вълната. Следователно, тяхната дифузна светлина виждаме в небето.

Някои цветове от спектъра с по-голяма дължина на вълната, като червено и оранжево, почти не се разпръскват. При залез слънце слоят на атмосферата се увеличава многократно, спектърът е по-труден за преминаване през него, и тъй като сините и сините цветове са разпръснати, те остават все по-малко в палитрата на небесните цветове вечер, една боя остава непокътната - червена. Тук го виждаме при залез слънце в небето. А самото слънце ни се явява след това червено. Разбира се, в друга част на планетата, небето в този момент е синьо, късите лъчи на спектъра са разпръснати там.

До сутринта слънцето се връща при нас, ако не се налага да минава през гъстия облак и облаци. Тогава виждаме небето в облаците. И това е друга история.

1. Защо небето е синьо, а не зелено? Отговор за манекени

Светлината от слънцето или лампата изглежда бяла, но всъщност бялото е смес от всички 7 съществуващи цвята: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо и виолетово (фиг. 1). Небето (атмосферата) е изпълнено с въздух. Въздухът е смес от малки газови молекули и малки парчета твърд материал, като например прах. Когато слънчевата светлина минава през въздуха, тя се сблъсква с въздушни частици. Когато лъч светлина удари молекула газ, той може да „отскочи“ в друга посока (разсейване). Някои композитни цветове на бяла светлина, като червено и оранжево, преминават от Слънцето към очите ни директно, без разсейване. Но повечето лъчи син  "Възстановява" от въздушни частици във всички посоки. Така, цялото небе е буквално проникнато от сини лъчи. Когато погледнеш нагоре, част от тази синя светлина достига до окото и виждаш синя светлина навсякъде над главата ти! Ето, всъщност,   защо небето е синьо!

Естествено, всичко е опростено до максимум, но по-долу е параграф, където собствеността на нашето любимо небе над главата ви и причините, които обясняват защо цветът на небето е по-скоро син, отколкото зелен, е по-фундаментално описан.

2. Защо небето е синьо? Отговор за напреднали

Нека погледнем отблизо природата на светлината и цвета. Цветът, както всеки знае, е свойство на светлината, което нашите очи и мозък могат да възприемат и определят. Светлината от слънцето е голям брой бели лъчи, които се състоят от всичките 7 цвята на дъгата. Светлината има свойството на дисперсията (фиг. 1). Всичко е осветено от Слънцето, но някои обекти отразяват лъчите само на един цвят, например сини и други обекти - само лъчите на жълтото и т.н. Така човек определя цветовете. И така, Слънцето свети на Земята с белите си лъчи, но е обгърнато в атмосферата (дебел слой въздух), и когато този бял (състоящ се от всички цветове) лъч минава през атмосферата, въздухът дифузира (разпространява) всичките 7 цветни лъча на белия слънчев лъч, но с по-голяма сила това са неговите синьо-сини лъчи (с други думи, атмосферата буквално започва да свети в синьо). Други цветове идват направо от Слънцето към очите ни (Фигура 2).

Защо синият цвят е най-податлив на дисперсия в атмосферата? Това е природен феномен и се описва от физическия закон на Рейли. Ако е по-лесно да се обясни, тогава има формула, която е извлечена от Рейли през 1871 г. и която определя как дисперсията на светлината (лъча) зависи от цвета на този лъч (т.е. от такова свойство на лъча като дължина на вълната). И стана така, че небесносиният цвят има най-късата дължина на вълната и съответно най-голямата дисперсия.

Защо небето е червено при изгрев и залез? При залез или изгрев слънце слънцето е ниско над хоризонта, поради което слънчевите лъчи са под наклон

са на Земята. Дължината на гредата, естествено, се увеличава многократно (фиг. 3), и следователно на такова огромно разстояние почти цялата късовълнова (синьо-синя) част от спектъра е разпръсната в атмосферата и не достига повърхността на Земята. До нас достигат само дълги вълни, жълто-червени. Това е точно цветът, който небето придобива при залез слънце. Ето защо небето освен синьо и синьо е също жълто и червено!

И сега, за пълно разбиране на гореизложеното, няколко думи за това, което е атмосферата.

Каква е атмосферата (небесния свод)?

Атмосферата е смес от газови молекули и други материали около Земята. По принцип атмосферата се състои от азотни (78%) и кислородни (21%) газове. Газовете и водата (под формата на пари, капчици и ледени кристали) са най-често срещаните съставки на атмосферата. Има и малко количество други газове, както и много малки твърди частици, като прах, сажди, пепел, сол от океаните и така нататък. Съставът на атмосферата варира в зависимост от географското местоположение, времето и много други. Някъде може да има повече вода във въздуха след душ или близо до океана, някъде вулкани изхвърлят големи количества прахови частици високо в атмосферата.

Атмосферата е по-плътна в долната си част, близо до Земята. Тя постепенно става по-тънка с височина. Няма ясна разлика между атмосферата и пространството. Затова виждаме играта на синьо и синьо в небето, точно защото атмосферата в небето е различна навсякъде, има различна структура и свойства.