Разбираем солнечный свет
Солнечный свет, кажущийся нам белым, неоднороден. Он состоит из смеси электромагнитных волн. Некоторые из них имеют частоту колебания, которую способна воспринимать сетчатка человеческого глаза. О таких волнах говорят, что они относятся к оптическому диапазону. Все волны излучения имеют разную длину. Наименьшую - фиолетовый цвет (380 нанометров), наибольшую - красный (720 нанометров). Если все волны излучения, разложенные на спектр, снова собрать воедино - вновь получится белый свет. Но почему небо голубое над нашими головами, а не белое?
Волна за волной
Воздух, который мы дышим, также кажется нам прозрачным. Если бы это действительно было так, никакого воздуха бы не было, и небо над нами было бы постоянно черным, с яркими немигающими звездами. Такую картину видели астронавты на Луне, у которой отсутствует атмосфера. А на Земле, где небо голубое, воздух состоит из молекул, которые обладают интересной способностью: под воздействием электромагнитной волны определенной длины они сами начинают излучать такие же волны. Вот только длина у них несколько другая.
Какое небо голубое!Когда белый солнечный свет проходит через молекулы воздуха, он как бы отфильтровывается по спектру. Волны с меньшей частотой колебания (красный, оранжевый, желтый, зеленый) молекулы не возбуждают. Это происходит, когда спектр излучения доходит до глубокого голубого и синего оттенков. Происходит физическое явление рассеивания света в воздухе, причем именно с той частотой колебания, которая воспринимается сетчаткой глаза как насыщенный голубой цвет. Тогда почему небо голубое, а не фиолетовое, ведь частота колебания этой волны еще выше? Дело в том, что, во-первых, доля фиолетового цвета в спектре мала, а во-вторых, он рассеивается уже в верхних слоях атмосферы. Его можно разглядеть из кабины космического корабля во время суборбитального полета или при выходе на орбиту.
От рассвета до закатаВесьма немаловажный вопрос, на который обязательно надо ответить: "Почему небо голубое днем до этого было красно-желтым на восходе и вновь станет таким же на закате?" Ответ прост: на рассеивание
солнечных лучей в атмосфере влияет ее толщина. Когда Солнце в зените, лучи от него до поверхности Земли проходят по самому короткому пути. Когда же Солнце только показывается из-за горизонта рано утром или клонится к закату поздно вечером, его лучи идут к наземному наблюдателю по касательной. Путь к сетчатке глаза становится намного длиннее, и на этом пути солнечный свет "отфильтровывается" слоем атмосферы до красного и желтого тонов. В него и окрашивается привычное голубое небо. Если восход или закат наблюдается на морском или океанском побережье, он может быть преимущественно оранжевым - из-за воздуха, насыщенного частичками соли, также принимающими участие в рассеивании.
А как на других небесных телах?Но почему небо голубое, т.е. такое же, как и на Земле, не может быть, например, на Марсе или Титане? Ясно, что цвет неба от состава атмосферы не зависит. И тут ответ прост. Тонкая марсианская атмосфера практически постоянно загрязнена поднятой с поверхности пылью оксида железа, которая преимущественно и рассеивает солнечный свет, оставляя лишь оттенки красного и оранжевого. А цвет атмосферы крупнейшего
спутника Сатурна объясняется наличием в ней "смога" из углеводородов. К тому же толстая атмосфера большую часть скупого света Солнца попросту не пропускает вниз, и на поверхности Титана царят оранжевые сумерки.
