Загадка почему небо голубое

Обновлено: 28.09.2024

Почему небо голубого цвета? Чтобы ответить на это вопрос, понадобится изучить законы оптики, волновую теорию света и строение атомов. Но мы не будем углубляться в эти дебри, а попытаемся дать ответ максимально простой, без различных научных терминов, так, чтобы объяснение понял даже ребенок. Ведь именно маленькие почемучки и любят задавать взрослым этот вопрос.

Причина того, почему небо голубое, кроется в воздухе. Если бы его не было, то даже в самый солнечный день небо было бы черным, а мы смогли увидеть звезды, а Солнце выглядело бы как очень большая звезда.

И было бы это примерно так. И было бы это примерно так.

Свет можно представить себе в виде волны, как на поверхности водоема. Расстояние между двумя соседними горбами – это её длина. Но на этом сравнение заканчивается, так как привычный нам белый свет состоит из нескольких цветов - красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Каждому цвету соответствует своя длина волны. Самая короткая волна у фиолетового цвета, самая длинная – у красного.

На пути световых лучей попадаются молекулы воздуха. Самым длинным волнам повезло – они чаще всего просто огибают их, а вот коротким повезло меньше – они чаще ударяются в них, отражаются, снова ударяются и так очень много раз, но всё же ВСЕ ЦВЕТА достигают наших глаз. Возьмите маленький резиновый шарик и с силой ударьте его об пол, чтобы он смог отскочить от пола несколько раз. Проследите за ним – он сможет перепрыгнуть только через те препятствия, что ниже высоты его отскока.

Теперь мы можем сказать, что цвет неба на самом деле не голубой, он – смешение всех цветов радуги, просто они смешаны не в равных количествах. Представьте, что мы смешиваем в банке семь цветов радуги, но красного мы возьмем чуть-чуть, оранжевого – чуть больше, и так далее, а фиолетового возьмем больше всего. Какой цвет получится в итоге? Он не будет красным, ведь его очень мало, но и не фиолетовым, так как в получившейся краске есть и другие цвета. Ответ мы видим у себя над головой – он будет голубым.

А теперь разберемся, почему небо окрашивается в красный цвет на восходе или закате. Свет от солнца в таком случае также рассеивается, но ему приходится преодолевать гораздо большую толщину атмосферы. В итоге до наших глаз доходит только красный цвет, так как остальные «потерялись» по пути, то есть не смогли пробиться сквозь препятствия в виде молекул воздуха. Там, где толщина атмосферы становится меньше, наших глаз начинают достигать и другие цвета, пока небо не приобретет привычный голубой цвет.

Но рассеивание свет можно наблюдать не только в вышине. В ясный солнечный день на открытом месте посмотрите на горизонт. Что вы увидите? Чем дальше от вас предмет, тем он более размытый и … более голубого цвета. Особенно хорошо это видно на равнине, когда вы смотрите на окружающие вас холмы или горы.

Следующая загадка

Ответ :

Небо мы видим голубым благодаря рассеиванию света (свет с большей частотой рассеивается быстрее). Если бы, например, наша атмосфера была толще, то вы бы видели небо зелёным, а может и красным.

Касательно Солнца, суть в том, на какой угол оно поднялось относительно горизонта (чем меньше угол,тем больший путь проходит свет Солнца от верхней граници атмосферы до наших глаз,тем больше света по пути рассеивается,тем краснее мы его видим).

Следующая загадка

Все дети задают этот вопрос, а потом становятся взрослыми и… продолжают его задавать. Сегодня мы ответим на него, постараемся максимально простыми словами.

Простой непростой ответ

Все, что мы видим, состоит из невообразимо маленьких частиц с разными свойствами. Свет – не исключение. Причем частицы света ведут себя как волны.

«Частицы света ведут себя как волны», что это значит?

Это означает, что при движении частица колеблется, причем не скачет из одной позиции в другую, а будто находится одновременно во всех местах, в которых происходит колебание. Расстояние между крайними позициями, в пределах которых колеблется частица-волна, называют длиной волны.

Это, конечно, очень грубое упрощение сложных квантовых явлений, но пока что такого объяснения нам хватит.

У частиц света с разной энергией (=разной частотой колебаний) – разная длина волны. От длины волны зависит, можем ли мы видеть этот свет и какой у него цвет.

Солнечный свет – белый, так в нем частицы всех цветов накладываются друг на друга. Но как только частицы света, выпущенные Солнцем, попадают в верхние слои атмосферы Земли, их встречают частицы нашего воздуха, состоящие в основном из азота и кислорода.

Белый, не желтый! Белый, не желтый!

Большая часть видимого света почти не замечает воздуха и свободно падает нам в глаза и вокруг нас. Но некоторые – в частности, синие частицы – имеют такую длину волны, которая заставляет их более заметно взаимодействовать с частицами воздуха.

Происходит рассеяние солнечного света: молекулы воздуха поглощают часть энергии синих частиц света и сами начинают излучать синий свет. Причем не в каком-то одном направлении, а вокруг.

Как свет взаимодействует с воздухом

Воздух состоит из молекул, а молекулы воздуха – в основном из атомов азота и кислорода. У каждого атома в молекуле есть ядро и собственные частицы – электроны, которые образуют «облако» вокруг ядра атома.

Эти электронные облака имеют собственную частоту колебаний – результат действия стабилизирующих сил, которые держат молекулу вместе и не дают частицам разлететься.

Если частота световой волны, которая проходит через молекулу воздуха, близка к частоте собственных колебаний атома в молекуле, случается резонанс – электронные облака начинают колебаться сильнее.

Для описания силы этого эффекта не нужно знать квантовую механику – достаточно второго закона Ньютона: от силы воздействия зависит, какое ускорение получит объект. Сила здесь – световая волна, объект – облако электронов. Ускорение при этом – сила колебаний электронного облака.

Свечение происходит в результате ускорения электронных облаков. Чем ближе частота света и резонансная частота атома друг к другу, тем сильнее ускорение и интенсивнее свечение. У атомов азота и кислорода резонансная частота как раз близка к частоте фиолетовых и синих световых волн, поэтому и рассеяние в небе происходит в основном на синих и фиолетовых частотах.

Другими словами, воздух, которым мы дышим, как бы «забирает» синий из солнечного света и сам светится синим по всему небу. Белый свет, лишенный своей синей составляющей, кажется нам желтоватым – поэтому Солнце часто рисуют желтым.

Почему небо НЕ голубое

Полное название явления, которое заставляет дневной воздух светиться синим, – Рэлеевское рассеяние.

На закате и рассвете положение Солнца сдвигается к горизонту, поэтому свету, прежде чем добраться до наших глаз, приходится больше взаимодействовать с атмосферой, чем днем. Больше взаимодействия света с воздухом – сильнее рассеяние. Воздух начинает «забирать» больше цветов, поэтому небо кажется уже красным: частицы с «красной» длиной волны доминируют, так как они рассеиваются меньше других.

Но это лишь часть ответа. Правда в том, что рассеиваются не только синие частицы – вообще, рассеиваться могут частицы всех видимых цветов. Причем больше всего в небе рассеиваются даже не синие, а фиолетовые частицы!

Следующая загадка

Солнечный луч включает семь оттенков: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый, как радуга. Все лучи проникают к Земле сквозь плотный воздушный слой, как будто через решето. Каждый лучик начинает разбрызгиваться на составляющие части, но голубой цвет сохраняется, поскольку является самым стойким. Именно поэтому мы видим голубое небо.

Больше интересного - в моем Telegram-канале Комментировать ответ… Комментировать… Физика

Здесь важны три фактора. Во-первых, то, что разные цвета по-разному рассеиваются в атмосфере. И коротковолновые (синие) рассеиваются значительно сильнее чем красные. В итоге рассеяный в атмосфере солнечный свет имеет преимущественно синий цвет, что мы и видим на небе.

Можно спросить, а почему-же тогда небо не фиолетовое? Дело в том, что солнечный спектр не постоянный, а имеет максимум в районе зеленого, и резко спадает у фиолетового и после красного

Чувствительность нашего глаза тоже ограничена от фиолетового до красного и имеет максимум около зелёного.

В итоге, более эффективное рассеяние коротких волн в атмосфере, вместе с особенностями спектра излучения солнца и чувствительности нашего глаза приводит к тому, что мы видим небо голубого цвета!

астрофизическое образование Комментировать ответ… Комментировать… Физика

Чувствительность нашего глаза тоже ограничена от фиолетового до красного и имеет максимум около зелёного.

астрофизическое образование Комментировать ответ… Комментировать… Образование работаю программистом, по образованию информатик с матмеха и переводчик с.

Солнечный свет состоит из разных цветов, которые когда светят вместе дают в итоге белый свет.

Интересный факт: чтобы человек увидел белый цвет достаточно посветить тремя цветами - красным, зелёным и синим. Возьмите увеличительное стекло и рассмотрите экран телевизора, планшета или смартфона - и вы увидите на каждый маленький квадратик (пиксель) по три "лампочки" - красную, зелёную и синюю. Когда они светятся все вместе с одинаковой яркостью получается белый.

Когда солнечный свет проходит через толщу воздуха, то он рассеивается об частицы воздуха. Чтобы проще представить - представьте что свет это куча частиц, как бы разноцветных шариков, которые летят от солнца. Шарики могут отскакивать от разных предметов и долетать до глаз. Какого цвета шарики долетели - такой цвет мы и видим.

Так вот синие шарики лучше всего отскакивают от частиц воздуха и меняют своё направление, зелёные лучше пролетают через воздух, а красные пролетают через воздух насквозь прямо лучше всех.

Представим теперь луч солнца, который проходит в небе у нас над головой. Красные шарики от него летят прямо (почти все), зелёные шарики тоже пролетают почти все прямо, но сколько-то отскакивает в разные стороны в каждом месте луча. А вот синих шариков в каждом месте луча отскакивает в разные стороны больше всего. Получается что если бы мы видели отдельно этот луч солнца, то мы бы видели светло-синюю ниточку через всё небо.

Но солнце светит в каждую точку неба, поэтому мы видим много-много светло-синих ниточек, которые сливаются в одну ткань голубого неба.

Интересный факт: на самом деле солнце белого цвета. Просто когда синие шарики по пути теряются, то остаётся жёлтый цвет. На закате, когда луч от солнца проходит наибольшее расстояние до нас через воздух, уже заметно что теряются и синие и зелёные шарики и мы видим солнце красным.

Комментировать ответ… Комментировать… Религия

Если есть дача, то пример максимально наглядный. Возьмите шланг. Подключите к крану. Дождитесь солнечной погоды. Когда дождетесь - выйдете с ребенком и шлангом на улицу, и пустите воду под напором по шлангу, параллельно зажимая отверстие большим пальцем. В получившихся брызгах ребенок на свету увидит радугу и поверит в магию. А у вас будет возможность наглядно рассказать, как свет, преломляясь о мельчайшие капельки воды (которые есть и в атмосфере у нас над головой), принимает определенные цвета. Например голубой.

Канал о культуре и религии кельтов Комментировать ответ… Комментировать… Математика МГУ, НМУ

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.

Читайте также: