Юрий Суясов
19 июля 18:27.
6447

Почему небо голубое?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
23
16 ответов
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Всё из-за дифракции света в пространственных решетках. Это пространственные образования, в которых элементы структуры подобны по форме, имеют геометрически правильное и периодически повторяющиеся расположение, а также постоянные периоды решёток, соизмеримые с длиной волны электромагнитного излучения (в нашем случае — солнечного света). 

Подобные пространственные образования должны иметь периодичность по трём не лежащим в одной плоскости направлениям. В качестве пространственных дифракционных решеток могут быть использованы кристаллические тела, так как в них неоднородности (атомы, молекулы, ионы) регулярно повторяются в трех направлениях. Дифракция света может происходить также в так называемых мутных средах — средах с явно выраженными оптическими неоднородностями. К мутным средам относятся аэрозоли (облака, дым, туман), эмульсия, коллоидные растворы и т. д., т. е. такие среды, в которых взвешено множество очень мелких частиц инородных веществ. Свет, проходя через мутную среду, дифрагирует от беспорядочно расположенных микронеоднородностей, давая равномерное распределение интенсивностей по всем направлениям, не создавая какой-либо определенной дифракционной картины. Происходит так называемое рассеяние света в мутной среде. Это явление можно наблюдать, например, когда узкий пучок солнечных лучей, проходя через запыленный воздух, рассеивается на пылинках и тем самым становится видимым. Рассеяние света (как правило, слабое) наблюдается также и в чистых средах, не содержащих посторонних частиц. Л. И. Мандельштам объяснил рассеяние света в средах нарушением их оптической однородности, при котором показатель преломления среды не постоянен, а меняется от точки к точке. В дальнейшем польский физик М. Смолуховский (1872-1917) указал, что причиной рассеяния света могут быть также флуктуации плотности, возникающие в процессе хаотического (теплового) движения молекул среды. Рассеяние света в чистых средах, обусловленное флуктуациями плотности, анизотропии или концентрации, называется молекулярным рассеянием. Молекулярным рассеянием объясняется, например, голубой цвет неба. Согласно закону Д. Рэлея, интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны (I » l^4), поэтому голубые и синие лучи рассеиваются сильнее, чем желтые и красные, обусловливая тем самым голубой цвет неба. По этой же причине свет, прошедший через значительную толщу атмосферы, оказывается обогащенным более длинноволновой частью спектра (сине-фиолетовая часть спектра полностью рассеивается) и поэтому при закате и восходе Солнце кажется красным, Флуктуации плотности и интенсивность рассеяния света возрастают с увеличением температуры. Поэтому в ясный летний день цвет неба является более насыщенным по сравнению с таким же зимним днем.

22

А почему тогда у неба цвет не фиолетовый и не темносиний?

0
Ответить

А в более плотной атмосфере с подобным нашей составом цвет неба может быть красным, как на закате? Может солнце в такой плотной атмосфере вообще померкнуть, склоняясь к горизонту?

0
Ответить

Всё из-за того же закона Рэлея, обусловленного флуктуациями количества молекул газов воздуха в объёмах, соизмеримых с длинами волн света, из чего следует обратно пропорциональная зависимость интенсивности рассеянного света от (длины волны^4). Т.е. фиолетовый участок видимого спектра рассеивается ~в 16 раз интенсивнее красного. При этом количественное соотношение коротковолнового и длинноволнового излучения в видимом спектре солнечного излучения неравномерное: фиолетового излучения значительно меньше, нежели излучения красного. Так что, рассеиваются лучше всего фиолетовые, синие и зелёные тона, но их количественное соотношение тоже неравномерно, к тому же, синий цвет соответсвует широкой зоне чувствительности колбочек, со значительным перекрыванием (синий цвет воспринимают и S-колбочки и колбочки отвечающие за восприятие средневолнового излучения), что способствует большей чувствительности именно к этому цвету, ну и к зелёному, если мы говорим о спектральном составе рассеиваемого света. Однако, зелёный и фиолетовый вместе дают голубой цвет, который мы зачастую наблюдаем над своей головой.

Относительно второго вопроса, нет никаких сомнений в том, что это возможно. Например, цвет неба на Марсе красновато-розовый.

+2
Ответить
Ещё 1 комментарий

Все, что до Релея -- бред. Само по себе релеевское рассеяние принципиально квантовое, ни о какой дифракции в турбулентных ячейках или неоднородностях речи не идет. Именно из-за релеевского рассеяния голубой свет рассеивается гораздо сильнее, чем красный. Синего и фиолетового в солнечном свете мало, а наш глаз еще и плохо его воспринимает. Поэтому если Солнце в окрестностях зенита, то в небе мы наблюдаем несколько раз рассеянный свет от Солнца, чем дальше от Солнца, тем более синий. Если же Солнце у горизонта, то коротковолновые фотоны  на луче зрения к Солнцу успевают рассеяться очень много раз и не доходят до наблюдателя ("вверх" слой изотропной атмосферы 10 км, у горизонта сотни), поэтому небо около Солнца красное -- только красные фотоны могут пробиться. При этом небо в зените все равно голубое, потому что там как раз однократные рассеяния в верхних слоях атмосферы.

На Марсе небо бледно-голубое.

+3
Ответить
Прокомментировать

Из-за воздуха. Он, как бы это попроще сказать, не пропускает другие цвета, так как у них бОльшая длина волн. Проходят толькосиний и фиолетовый цвета, но человеческий глаз гораздо более чувствителен именно к синему. Именно поэтому мы видим синий цвет, смотря на небо

Иван Ерохинотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
11
Прокомментировать

К предыдущему комментарию: Во-первых, атмосфера рассеивает свет одинаково в любое время суток (ее свойства не меняются, меняется положение источника света). Во-вторых, синему цвету соответствуют короткие волны (420 нм), но из всего цветового спектра - это самые "сильные" волны (с максимальной частотой и энергией).

К вопросу:

Джон Тиндал в 1865 г. открыл, что при прохождении лучей света через среду, в которой во взвешенном состоянии находятся мельчайшие частички примесей, синий цвет рассеивается интенсивнее, чем красный. В результате мы видим окрашивание прошедшего света в голубой оттенок. Это можно наблюдать если смотреть сбоку на луч света, проходящий через воду, слегка затуманенную молоком. Если смотреть не сбоку, а по направлению луча, то свет приобретает красноватый оттенок, т.к. синяя составляющая рассеялась (то же можно наблюдать при изменении положения Солнца относительно Земли). А в 1911 г. Эйнштейном было доказано, что не пыль и пар, а именно молекулы воздуха в атмосфере рассеивают свет.

Так же имеет значение физиологическое восприятие света человека. И состав атмосферы: так, например, около моря закат может быть оранжевым, благодаря частичкам соли в воздухе.

9
Прокомментировать
Читать ещё 13 ответов
Ответить