Ответы Mail.ru: почему небо голубое

Нивелина (13847) 4 года назад

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/л4, л - 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 бо́льшая 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.

Алексей Рудаков (1926) 7 лет назад

Вот кратенькое пояснение.

Почему небо голубое? Почему Солнце красное?

Эти вопросы, такие естественные, возникали перед человеком с глубокой древности. Однако чтобы получить правильное объяснение этих явлений, потребовались усилия выдающихся ученых средних веков и более позднего времени, вплоть до конца XIX в.

Каких только гипотез не выдвигалось в разное время для объяснения цвета неба. Наблюдая, как дым на фоне темного камина приобретает синеватый цвет, Леонардо да Винчи писал: „...светлота поверх темноты становится синей, тем более прекрасной, чем превосходными будут светлое и темное". Примерно такой же точки зрения придерживался Гёте, который был не только всемирно известным поэтом, но и крупнейшим ученым естествоиспытателем своего времени. Однако такое объяснение цвета неба оказалось несостоятельным, поскольку, как стало очевидно позднее, смешение черного И белого может дать только серые тона, а не цветные. Синий цвет дыма из камина обусловливается совершенно другим процессом.

После открытия интерференции, в частности в тонких пленках, Ньютон пытался применить интерференцию к объяснению цвета неба. Для этого ему пришлось допустить, что капли воды имеют форму тонкостенных пузырей, наподобие мыльных. Но так как капельки воды, содержащиеся в атмосфере, в действительности представляют собой сферы, то и эта гипотеза вскоре „лопнула", как мыльный пузырь.

Ученые XVIII в. Мариотт, Бугер, Эйлер думали, что голубой цвет неба объясняется собственным цветом составных частей воздуха. Такое объяснение даже получило некоторое подтверждение позднее, уже в XIX в. , когда установили, что жидкий кислород имеет голубой цвет, а жидкий озон — синий. Ближе всех к правильному объяснению цвета неба подошел О. Б. Соссюр. Он считал, что если бы воздух был абсолютно чистым, то небо было бы черным, но воздух содержит примеси, которые отражают преимущественно голубой цвет (в частности — водяной пар и капельки воды) .

Ко второй половине XIX в. накопился богатый экспериментальным материал по рассеянию света в жидкостях и газах, в частности была обнаружена одна из характеристик рассеянного света, поступающего от небосвода, — его поляризация. Первым ее открыл и исследовал Араго. Это было в 1809 г. Позднее исследованиями поляризации небесного свода занимались Бабине, Брюстер и другие ученые.

Вопрос о цвете неба настолько приковывал внимание ученых, что про-водимые эксперименты по рассеянию света в жидкостях и газах, имевшие гораздо более широкое значение, проводились под углом зрения „лабораторное воспроизведение голубого цвета неба". Об этом говорят и названия работ: „Моделирование голубого цвета неба" Брюкке или „О голубом цвете неба, поляризации света облачным веществом вообще" Тиндаля. Успехи этих экспериментов направили мысли ученых по правильному пути — искать причину голубого цвета неба в рассеянии солнечных лучей в атмосфере.

Первым, кто создал стройную, строгую математическую теорию молекулярного рассеяния света в атмосфере, был английский ученый Рэлей. Он считал, что рассеяние света происходит не на примесях, как это думали его предшественники, а на самих молекулах воздуха. Первая работа Рэлея ПО рассеянию света была опубликована в 1871 г. В окончательном виде его теория рассеяния, основанная на электромагнитной природе света, установленной к тому времени, была изложена в работе „О свете от неба, его поляризации и цвете", вышедшей в свет в 1899 г.

За работы в области рассеяния света Рэлея (его полное имя Джон Уильям Стретт, лорд Рэлей III) часто называют Рэлеем Рассеивающим, в отличие от его сына, лорда Рэлея IV. Рэлея IV за большой вклад в развитие физики атмосферы называют Рэлеем Атмосферным.