Защо небето е синьо - много е трудно да се намери отговорът на толкова прост въпрос. Най-доброто решение на проблема беше предложено преди около 100 години от английския физик лорд Джон Рейли.
Но нека започнем отново. Така че цветът на небето трябва да е еднакъв, но все пак е син. Какво се случва с бялата светлина в земната атмосфера?
Слънчеви лъчи
Истинският цвят на слънчевите лъчи е бял. Бялата светлина е смес от цветни лъчи. С помощта на призма можем да направим дъга. Призма разделя бял лъч на цветни ивици: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо и виолетово. Присъединявайки се заедно, тези лъчи отново образуват бяла светлина. Може да се предположи, че слънчевата светлина първо се разделя на цветни компоненти. Тогава нещо се случва и само сините лъчи достигат до повърхността на Земята.
Хипотези, изложени по различно време
Има няколко възможни обяснения. Въздухът около Земята е смес от газове: азот, кислород, аргон и други. В атмосферата все още има водни пари и ледени кристали. Прахът и другите малки частици се окачват във въздуха. В горната атмосфера се намира слой озон. Може ли това да е причината?
Някои учени вярват, че молекулите на озон и вода абсорбират червени лъчи и предават сини. Но се оказа, че в атмосферата просто няма достатъчно озон и вода, за да превърне небето в синьо.
През 1869 г. англичанинът Джон Тиндал предполага, че прахът и другите частици разпръскват светлината.Синята светлина се разпръсква в най-малка степен и преминава през слоеве от такива частици, достигайки повърхността на Земята. В своята лаборатория той създаде смог модел и го освети с ярък бял лъч. Смогът стана тъмносин.
Тиндал реши, че ако въздухът е абсолютно чист, тогава нищо няма да разпръсне светлината и можем да се възхищаваме на светлото бяло небе. Лорд Рейли също подкрепи тази идея, но не за дълго. През 1899 г. той публикува обяснението си: въздух, а не прах или дим, оцветява небето синьо.
Връзката на цвета и дължината на вълната
Част от слънчевите лъчи преминава между газовите молекули, без да се сблъсква с тях и без промени достига до повърхността на Земята. Другият, повечето, се абсорбира от газовите молекули. Когато фотоните се абсорбират, молекулите се възбуждат, тоест се зареждат с енергия и след това отново я излъчват под формата на фотони. Тези вторични фотони имат различна дължина на вълната и могат да бъдат от всякакъв цвят - от червено до лилаво.
Те се разпръскват във всички посоки: към Земята, и към Слънцето, и в страните. Лорд Рейли предположи, че цветът на излъчения лъч зависи от преобладаването на кванти от един или друг цвят в лъча. Когато молекула газ се сблъсква с фотони на слънчева светлина, един син вторичен квант има осем сини кванта.
Какъв е резултатът? Интензивната синя светлина буквално се излива върху нас от всички страни от милиарди молекули атмосферни газове. Фотоните от други цветове се смесват с тази светлина, така че тя няма чисто син тон.
Защо небето е синьо - отговорът
Преди да достигне повърхността на земята, където хората могат да я съзерцават, слънчевата светлина трябва да премине през цялата въздушна обвивка на планетата. Светлината има широк спектър, в който основните цветове и нюанси на дъгата все още се открояват. От този спектър червеното има най-дългата светлинна вълна, докато виолетовата има най-късата. При залез слънчевият диск се изчервява бързо и се втурва все по-близо до хоризонта.
В този случай светлината трябва да преодолее все по-голяма дебелина на въздуха и част от вълните се губят. Първо виолетовото изчезва, след това синьо, циан. Най-дългите червени вълни продължават да проникват до повърхността на Земята до последно и затова слънчевият диск и ореолът около него до последните моменти имат червеникави оттенъци.
Какво се променя вечер?
По-близо до залеза, Слънцето се втурва към хоризонта, колкото по-ниско пада, толкова по-бързо наближава вечерта. В такива моменти атмосферният слой, който отделя първоначалната слънчева светлина от земната повърхност, започва рязко да се увеличава поради ъгъла на наклон. В един момент сгъстяващият слой престава да предава други светлинни вълни освен червените и в този момент небето превръща този цвят. Синьото вече не присъства, то се абсорбира, докато преминава през атмосферата.
Интересен факт: по залез слънцето и небето преминават през цяла гама от нюанси - тъй като един или друг от тях престава да преминава през атмосферата. Същото може да се наблюдава по време на изгрев, причините и на двете явления са еднакви.
Какво се случва, когато слънцето изгрява?
При изгрев слънчевите лъчи преминават през същия процес, но в обратен ред. Тоест, първо първите лъчи пробиват атмосферата под силен ъгъл, само червеният спектър достига до повърхността. Следователно, изгревът първоначално сияе в червено. След това, когато изгревът и ъгълът се променят, вълните от други цветове започват да преминават - небето става оранжево и след това става обичайно синьо. Наблюдава се полудневен дълбок син цвят на небето, а след това, вечерта, той започва отново да се превръща в лилаво. От едната страна на небето, далеч от слънцето, се наблюдава синьо-черен оттенък, но колкото по-близо до залязващото слънце, толкова повече червени нюанси могат да се видят близо до хоризонта, докато слънцето изчезне напълно.
Такива цветни явления се наблюдават навсякъде. Слънцето става червено, както и районите на небето близо до него, както в екватора, така и на полюсите. Това явление може да се види по цялата планета. Понякога залезите или изгревите имат по-наситени червени тонове, това се дължи на състоянието на атмосферата, наличието на аерозоли или суспензии в нея. В други случаи цветът не е толкова изразен, по-умерен. Има народни знаци, които ви позволяват да определите времето на следващия ден по нюансите на залеза - хората са се научили да анализират цветовете и да прогнозират състоянието на атмосферата от тях с по-голяма или по-малка точност.
По този начин червеният цвят на залеза се дължи на факта, че при голям ъгъл през атмосферата се пробиват само червените цветове на слънчевия спектър, имащи най-голяма дължина на вълната. Червеният цвят на изгревите е свързан със същия фактор.През останалата част от деня небето е синьо, тъй като този нюанс е в състояние да заглуши другия спектър, притежаващ най-голямата способност да се разпръсва.