Dlaczego niebo jest niebieskie - bardzo trudno jest znaleźć odpowiedź na tak proste pytanie. Najlepsze rozwiązanie tego problemu zaproponował około 100 lat temu angielski fizyk Lord John Rayleigh.

Ale zacznijmy od nowa. Kolor nieba powinien być taki sam, ale nadal jest niebieski. Co dzieje się z białym światłem w ziemskiej atmosferze?

Promienie słoneczne

Prawdziwy kolor promieni słonecznych jest biały. Białe światło jest mieszanką kolorowych promieni. Używając pryzmatu, możemy zrobić tęczę. Pryzmat dzieli biały promień na kolorowe paski: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, niebieski i fioletowy. Łącząc się ze sobą, promienie te ponownie tworzą białe światło. Można założyć, że światło słoneczne najpierw dzieli się na kolorowe elementy. Potem coś się dzieje i tylko niebieskie promienie docierają do powierzchni Ziemi.

Hipotezy wysuwane w różnych momentach

Istnieje kilka możliwych wyjaśnień. Powietrze otaczające Ziemię jest mieszaniną gazów: azotu, tlenu, argonu i innych. W atmosferze nadal znajduje się para wodna i kryształy lodu. Pył i inne małe cząstki są zawieszone w powietrzu. W górnej atmosferze jest warstwa ozonu. Czy to może być powód?

Niektórzy naukowcy wierzyli, że cząsteczki ozonu i wody pochłaniają czerwone promienie i przekazują niebieskie. Okazało się jednak, że w atmosferze po prostu nie było wystarczającej ilości ozonu i wody, aby niebo stało się niebieskie.

W 1869 roku Anglik John Tyndall zasugerował, że pył i inne cząstki rozpraszają światło.Niebieskie światło jest rozpraszane w najmniejszym stopniu i przechodzi przez warstwy takich cząstek, docierając do powierzchni Ziemi. W swoim laboratorium stworzył model smogu i zapalił go jasną białą wiązką. Smog stał się ciemnoniebieski.

Tyndall zdecydował, że gdyby powietrze było absolutnie czyste, nic nie rozproszyłoby światła i moglibyśmy podziwiać jasne białe niebo. Lord Rayleigh również poparł ten pomysł, ale nie na długo. W 1899 r. Opublikował swoje wyjaśnienie: powietrze, a nie kurz czy dym, zabarwia niebo na niebiesko.

Zależność koloru i długości fali

Część promieni słonecznych przechodzi między cząsteczkami gazu, nie zderzając się z nimi i bez zmian dociera do powierzchni Ziemi. Drugi jest w większości wchłaniany przez cząsteczki gazu. Kiedy fotony są absorbowane, cząsteczki są wzbudzane, to znaczy ładowane energią, a następnie emitują je ponownie w postaci fotonów. Te fotony wtórne mają różne długości fal i mogą mieć dowolny kolor - od czerwonego do fioletowego.

Rozpraszają się we wszystkich kierunkach: na Ziemię, na Słońce i na boki. Lord Rayleigh zasugerował, że kolor emitowanego promienia zależy od przewagi kwantów jednego koloru w tym promieniu. Kiedy cząsteczka gazu zderza się z fotonami światła słonecznego, jedno niebieskie kwant wtórny ma osiem niebieskich kwantów.

Jaki jest wynik? Intensywne niebieskie światło dosłownie wylewa się na nas ze wszystkich stron z miliardów cząsteczek gazów atmosferycznych. Fotony innych kolorów są mieszane z tym światłem, więc nie ma czystego niebieskiego odcienia.

Dlaczego niebo jest niebieskie - odpowiedź

Przed dotarciem na powierzchnię ziemi, gdzie ludzie mogą ją kontemplować, światło słoneczne musi przejść przez całą powłokę powietrzną planety. Światło ma szerokie spektrum, w którym podstawowe kolory i odcienie tęczy wciąż się wyróżniają. Z tego spektrum czerwień ma najdłuższą falę świetlną, a fiolet najkrótszą. O zachodzie słońca dysk słoneczny rumieni się gwałtownie i zbliża się do horyzontu.

W takim przypadku światło musi pokonać coraz większą grubość powietrza, a część fal zostaje utracona. Najpierw znika fiolet, potem niebieski, cyjan. Najdłuższe czerwone fale w dalszym ciągu przenikają do powierzchni Ziemi do końca, a zatem dysk słoneczny i halo wokół niego do ostatnich chwil mają czerwonawe odcienie.

Jakie zmiany wieczorem?

Bliżej zachodu słońca Słońce pędzi na horyzont, im niżej pada, tym szybciej zbliża się wieczór. W takich momentach warstwa atmosferyczna, która oddziela oryginalne światło słoneczne od powierzchni ziemi, zaczyna gwałtownie wzrastać z powodu kąta nachylenia. W pewnym momencie zagęszczona warstwa przestaje przenosić inne fale świetlne oprócz czerwonych, i w tym momencie niebo zmienia kolor. Niebieski nie jest już obecny; jest pochłaniany, gdy przechodzi przez atmosferę.

Interesujący fakt: o zachodzie słońca słońce i niebo przechodzą przez całą gamę cieni - gdy jedno lub drugie przestaje przechodzić przez atmosferę. To samo można zaobserwować w czasie wschodu słońca, przyczyny obu zjawisk są takie same.

Co się stanie, gdy wstanie słońce?

O wschodzie słońca promienie słoneczne przechodzą ten sam proces, ale w odwrotnej kolejności. Oznacza to, że najpierw pierwsze promienie przebijają się przez atmosferę pod silnym kątem, tylko czerwone widmo dociera do powierzchni. Dlatego wschód słońca początkowo jest piskliwy na czerwono. Następnie, gdy zmienia się wschód i kąt, fale innych kolorów zaczynają mijać - niebo zmienia kolor na pomarańczowy, a następnie staje się zwykle niebieski. Obserwowany jest głęboki na pół dnia błękit nieba, a wieczorem znów zaczyna się purpurować. Po jednej stronie nieba, daleko od słońca, obserwuje się niebiesko-czarny odcień, ale im bliżej zachodzącego słońca, tym więcej czerwonych odcieni można zobaczyć w pobliżu horyzontu, aż słońce całkowicie zniknie.

Takie zjawiska kolorystyczne obserwuje się wszędzie. Słońce staje się czerwone, podobnie jak bliskie mu obszary nieba, zarówno na równiku, jak i na biegunach. Zjawisko to można zobaczyć na całej planecie. Czasami zachody słońca lub wschody słońca mają bardziej nasycone odcienie czerwieni, jest to spowodowane stanem atmosfery, obecnością aerozoli lub zawiesin. W innych przypadkach kolor nie jest tak wyraźny, bardziej umiarkowany. Istnieją znaki ludowe, które pozwalają określić pogodę następnego dnia na podstawie odcieni zachodu słońca - ludzie nauczyli się analizować kolory i przewidywać z nich stan atmosfery z większą lub mniejszą dokładnością.

Tak więc czerwony kolor zachodu słońca wynika z faktu, że pod dużym kątem przez atmosferę przebijają się tylko czerwone kolory widma słonecznego, mające najdłuższą długość fali. Czerwony kolor wschodów słońca wiąże się z tym samym czynnikiem.Przez resztę dnia niebo jest niebieskie, ponieważ ten cień jest w stanie zagłuszyć inne spektrum, mając największą zdolność do rozproszenia.