Диффузное излучение неба. Почему небо голубое?

Диффузное излучение неба. Почему небо голубое?

Если говорить простым языком, небо голубое, потому что при разложении света фиолетовый цвет рассеивается больше всех, а красный – меньше всех.

Свет через призму

Как известно, белый свет состоит из семи основных цветов, которые изменяются по мере уменьшения длины световой волны: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. И, к примеру, находящиеся на орбите космонавты видят ослепительно-белое Солнце на фоне черного неба. Так и должно быть: составные части белого света доходят до них в безвоздушном пространстве без искажений, в то время как до Земли они доходят через «фильтр» атмосферы.

Если рассматривать подробнее, то нужно понять, что такое диффузное излучение неба — солнечное излучение, достигающее земной поверхности после того, как оно было рассеяно на молекулах или твёрдых частицах в атмосфере. Из всего излучения Солнца, рассеивающегося в атмосфере, около двух третей в конечном счёте достигает Земли как диффузное излучение (если Солнце находится высоко над горизонтом, рассеивается не менее 25 % падающего излучения).

Основные механизмы рассеяния света в атмосфере (рассеяние Релея, рассеяние Ми) являются упругими, то есть при этом происходит смена направления излучения, без изменения длины волны.

Небо выглядит голубым по той причине, что воздух рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее длинноволнового излучения света. Интенсивность рассеяния Релея, обусловленного флуктуациями количества молекул газов воздуха в объемах, соизмеримых с длинами волн света, пропорционально 1/λ⁴, λ – длина волны, т. е. фиолетовый участок видимого спектра рассеивается приблизительно в 16 раз интенсивнее красного. Так как излучение синего цвета имеет более короткую длину волны, в конце видимого спектра, он больше рассеивается в атмосфере, чем красный. Благодаря этому участок неба вне направления на Солнце имеет голубой цвет (но не фиолетовый, так как солнечный спектр неравномерный и интенсивность фиолетового цвета в нём меньше, а также вследствие меньшей чувствительности глаза к фиолетовому цвету и большей к синему, который раздражает не только чувствительные к синему цвету колбочки в сетчатке, но и чувствительные к красным и зеленым лучам).

Во время заката и рассвета свет проходит по касательной к земной поверхности, так что путь, проходимый светом в атмосфере, становится намного больше, чем днём. Из-за этого большая часть синего и даже зелёного света рассеивается из прямого солнечного света, поэтому прямой свет солнца, а также освещаемые им облака и небо вблизи горизонта окрашиваются в красные тона.

Вероятно, при другом составе атмосферы, например, на других планетах цвет неба, в том числе и при закате светила, может быть другим. Например, цвет неба на Марсе красновато-розовый

Рассеяние и поглощение — главные причины ослабления интенсивности света в атмосфере. Рассеяние меняется как функция от отношения диаметра рассеивающей частицы к длине волны света. Когда это отношение меньше 1/10, возникает рэлеевское рассеяние, при котором коэффициент рассеяния пропорционален 1/λ⁴. При больших значениях отношения размера рассеивающих частиц к длине волны закон рассеивания изменяется согласно Уравнению Гюстава Ми; когда же это отношение больше 10, с достаточной для практики точностью применимы законы геометрической оптики.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш  Telegram-канал .

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Связанные вопросы и ответы:

Что делает небо. Небо и небеса — разница или одно и тоже?

Небо и небеса. Очень похожие слова. Да и значение у них очень схожее. Но так можно судить лишь на первый взгляд. Для того, что бы понять единство это или разница, надо разобрать оба слова по отдельности. Итак.

Небо

В первую очередь это воздушное пространство земли. Оно находится над нашей головой. Увидеть его мы можем подняв голову вверх. Ночью оно светится звездами и луной, а днем освещает и согревает нас солнышком. Небо это реальная вещь для нас. В небе мы видим облака. Там летают самолеты. Ракеты несут туда космонавтов.

Мы присваиваем небу различные прилагательные. Оно бывает голубым, серым, грозовым. То есть мы его считаем вполне осознанным предметом, даже иногда делаем его одушевленным.

Уж небо осенью дышало, Уж реже солнышко блистало, Короче становился день, Лесов таинственная сень А.С. Пушкин

Между небом и человеком есть тесная связь. Недаром есть много крылатых фраз, которые указывают на нее и которые характеризуют или самого человека или его действия.

Например есть выражение «звезд с неба не хватает». Обычно это относится к тем людям, которые имеют средний интеллект и ничем не выделяются среди основной людской массы.

Или такое «попасть пальцем в небо». Это означает, что человек сделал ошибочное действие, или выдал ошибочную информацию.

Но в науке нет такого понятия как небо. Есть понятие —и ее видимые и невидимые части. Но человечеству привычнее называть видимую часть небом, а невидимую небесами.

Небеса

Это скорее вымышленное понятие, относящее к мифологии. На небесах живут боги, ангелы и т. д.

Какое небо голубое отчего оно такое. Исследовательский проект «Какое голубое небо? Отчего оно такое?»

Людмила Еромова
Исследовательский проект «Какое голубое небо? Отчего оно такое?»

Цель: Выяснить, почему небо окрашено в голубой цвет ?

Объект исследования : небо

Задачи исследования :

- узнать предположения древних ученых.

- выяснить современную научную точку зрения.

- понаблюдать за цветом неба.

План исследования :

Посмотреть энциклопедии;

Найти информацию в интернете;

Актуальность темы заключается в том, что она будет интересна и полезна потому, что очень многие люди, смотрят на ясное голубое небо , любуются им, и немногие знают, почему же оно такое голубое , что придает ему такой цвет .

Предположения древних ученых.

Например, древний грек, на вопрос – почему небо голубое ? – ответил бысразу: « Небо голубое потому , что сделано из чистейшего горного хрусталя!» Небо — это несколько хрустальных сфер, с изумительной аккуратностью вставленных одна в другую. А в середине — Земля, с морями, городами, храмами, горными вершинами, лесными дорогами и крепостями.

Такова была теория древних греков, но почему же они так считали? Небо нельзя было потрогать, на него можно было только смотреть. Смотреть и размышлять. И строить различные догадки.

В наше время такие догадки назывались бы «научной теорией» , но в эпоху древних греков они так и назывались — догадками. И вот после долгих наблюдений и еще более долгих размышлений древние греки решили, что это простое и красивое объяснение такому странному явлению , как голубой цвет неба .

проверить, почему они так думали.

Если положить кусок обычного стекла, мы увидим – он прозрачный. Но если сложить целую стопку таких стекол и попробовать посмотреть сквозь них, увидим голубоватый оттенок .

Такое простое объяснение цвета неба просуществовало полторы тысячи лет.

Леонардо да Винчи, предполагал, что небо окрашено в такой цвет , потому что «…светлота поверх темноты становится синей…» .

Такого же мнения были и некоторые другие ученые, но всё-таки, позже стало ясно, что эта гипотеза в корне не верна, ведь если смешать черный цвет с белым цветом, то вряд ли получится голубой , ведь сочетание этих цветов дает только серый и его оттенки.

Немного позже в XVIII в. (18 в, считалось, что цвет небу придают составные части воздуха. По этой теории считалось, что воздух содержит много примесей, так как чистый воздух был бы черным. После этой теории было ещё очень много предположений и догадок, но не одна так и не смогла оправдать себя.

Наилучшее решение проблемы около 100 лет назад предложил английский физик лорд Джон Рэлей. Но начнем сначала. Солнце излучает ослепительно белый свет, значит и цвет неба должен быть таким же, но оно все-таки голубое . Что происходит с белым светом в атмосфере? Он, проходя через атмосферу, как через призму, распадается на семь цветов. Вам наверняка известны этистрочки: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. В этих предложениях сокрыт глубокий смысл. Они представляют нам основные цвета в спектре видимого света.

Современная точка зрения.

Современные ученые нашли ответ и доказали почему небо голубого цвета .

Небо это всего лишь воздух, тот обычный воздух, которым мы ежесекундно дышим, тот которые нельзя увидеть и потрогать, потому что он прозрачный и невесомый. Но дышим-то мы прозрачным воздухом, почему же он над головой приобретает такой голубой цвет ?

Весь секрет оказался в нашей атмосфере.

Солнечные лучи должны пройти через огромный слой воздуха, прежде чем попасть на землю.

Луч солнца – белого цвета. А белый цвет – это смесь цветных лучей. Как в считалочке, по которой можно легко запомнить цветарадуги:

каждый (красный)

охотник (оранжевый)

желает (желтый)

знать (зеленый)

где ( голубой )

сидит (синий)

фазан (фиолетовый)

Луч солнца, сталкиваясь с частицами воздуха, распадается на лучи семи цветов.

Красные и оранжевые лучи – самые длинные и проходят от солнца прямо к нам в глаза. А лучи голубого цвета – самые короткие, отскакивают от частиц воздуха по всем направлениям и меньше всех других достигают земли. Таким образом, небо оказывается пронизано голубыми лучами .

Разные цвета неба.

Небо не всегда бывает голубого цвета . Например, ночью, когда солнце не посылает лучи, мы видим небо не голубым , атмосфера кажется прозрачной. И сквозь прозрачный воздух, человек может видеть планеты, звезды. А днем голубой цвет снова прячет от наших глаз космические тела.

Цвет неба бывает красным – на закате, в пасмурную погоду белым или серым.

Выводы.

Итак, проводя исследование , можно сделать следующиевыводы:

весь секрет в цвете неба в нашей атмосфере – в воздушной оболочке планеты Земля.

Луч солнца, проходя через атмосферу, распадается на лучи семи цветов.

Красные и оранжевые лучи – самые длинные, а голубые – самые короткие .

Голубые лучи меньше других достигают Земли и небо оказывается благодаря этим лучам пронизано голубым цветом .

Литература.

1. Википедия – свободная энциклопедия

2. http://potomy.ru/ Почему цвет у неба голубой ?

Почему небо голубое с точки зрения физики. Почему небо голубое - короткий ответ для детей

Каждый день, поднимая глаза вверх, мы видим бескрайнее небо, по которому плывут облака всех возможных форм. С детства практически все из нас задавались вопросом, а почему небосклон именно голубого цвета?

Кажется, что это довольно глупый вопрос, но многие взрослые не знают истинных причин этого обыденного явления. Мы постараемся дать простое объяснение, почему небо голубого цвета, не углубляясь в научные теории распространения волн и оптики.

Воздух не имеет цвета

На самом деле, небо над нашей головой не постоянно бывает голубого цвета, все зависит от времени суток и солнечного свечения. Оно может менять палитру от бледного и серого цвета в ненастную погоду до ярко красного в часы заката, но большую часть дневного времени мы видим его именно голубым.

Перед началом поиска истины, следует закрепить один важный факт – воздух и атмосфера (защитная оболочка нашего земного шарика) являются прозрачными. Белый свет включает в себя все основные цвета палитры, которые входят в видимый спектр человеческого восприятия. Ярким подтверждением этих слов является радуга. Она образуется в результате того, что солнечный свет, встречаясь с каплями дождя, преломляется и распадается на разные цвета. Именно поэтому радуга появляется только после дождя с появлением первых лучей. Каждая капелька превращается в стеклянную призму. По этой же причине небо мы видим в голубом цвете.

Солнечное излучение на пути к земному шару пробивается через слои атмосферы. На этом длительном пути свет сталкивается с молекулами газа, из которых состоит воздух, и преломляется. Возникает новый вопрос, а почему мы видим только голубой, а не все остальные семь цветов видимого спектра.

Простая разгадка

Каждый цвет в палитре имеет свой уникальный показатель длины волны. Именно голубые оттенки находятся ровно посередине видимого спектра и лучше всего рассеиваются, все остальные не проявляют высокой интенсивности, сталкиваясь с частичками в атмосфере.

Подведем итоги

Настало время сделать небольшой вывод нашего расследования. Почему небо голубого цвета:

1) Солнечное излучение – свет, добираясь до планеты земля, сталкивается с миллионами частиц в воздухе, в результате происходит его преломление и разделение на все цвета видимого спектра.

2) Именно голубой цвет лучше всего рассеивается в слоях атмосферы и буквально затягивает весь небосклон.

Это довольно простое объяснение, мы не стремимся написать научную статью, а хотим лишь поверхностно рассказать причины. Окружающий мир вокруг нас – это полон интересных явлений и событий, достаточно внимательно присмотреться!