Багряная вечерняя заря непременно останется в памяти практически любого человека, которому удалось наблюдать ее. Ведь даже художники и фотографы запечатлели ее в своих работах. И почему солнце на закате красное, а не какой-либо другой расцветки, интересно многим.
Какой цвет у небесного светила?
Доказано, что солнце не имеет определенной окраски. А его лучи состоят из множества тонов. Величина длины каждой электромагнитной волны соответствует определенному цвету. Глаза человека согласно этой длине различают тона и полутона.
Толщина, а также плотность атмосферного воздуха непосредственно влияют на совокупную окраску лучей. Но не все так просто.
В чем причина того, что заход светила алый?
Воздух не однородный. Он содержит частицы пыли, которые очень мелки. Когда солнце расположено высоко, а атмосферный слой, также как и слой различных взвесей, относительно не велик, разложение цветов солнечных лучей, называющееся дисперсией, будет не значительно. При приближении его к горизонту толщина и плотность слоев увеличивается. Поэтому дисперсия становится гораздо заметнее. Свет складывается из совокупности тонов. Каждый из них обладает разной способностью рассеиваться в атмосфере и имеет разную длину электромагнитной волны.
Все оттенки красного цвета и оранжевый практически лишены способности рассеиваться. Поэтому, смотря на вечернюю зарю, при сильной дисперсии вся совокупность тонов солнечных лучей становится практически незаметной при поглощении ее аэрозольной взвесью воздуха. И остается виден только алый тон.
Это объясняет, почему закат красный, а не желтый, к примеру. На восходе солнца наблюдается в точности то же самое и по аналогичным причинам.
Какую погоду он предвещает?
Многие природные явления описывают приметы, по которым жили люди десятки и даже сотни лет назад. Они составляли так называемый свод правил и передавали его из поколения в поколение. Ведь от того, какой будет погода, а следовательно, и урожай овощей, ягод зависела жизнь людей в течение всего года. Благодаря их наблюдениям можно узнать, к чему красный закат, что он предзнаменует. Выделяют следующие наиболее известные приметы:
- Если заход светила пурпурный, значит, завтра ожидается ветреная погода.
- Если небо становится алым только после захода светила, значит, будет плохая погода через день или два.
- Если напротив вечерней зари будут красноватые облака, то пойдет дождь.
- Если небо станет багряным, когда светило при заходе еще высоко, вечером в этот же день будет ненастье.
- Если нет облаков на восходе, в то время когда небесное светило заходит со светло-алой зарей, можно ждать ясную погоду.
- Если солнце закатывается большое и ярко-алое, то завтра можно ждать хорошую погоду.
- Если при вечерней заре летом небо станет пурпурного оттенка с северной стороны, ожидается заморозок.
Эти закономерности подмечали и запоминали люди в старину. Да, они не слышали о дисперсии и о том, почему так происходит, но о красном закате примет знали при этом немало.
Наслаждайтесь красотой пурпурного захода небесного светила. Наблюдайте за тем, как проходит и чем сопровождается этот процесс. Тогда возможно и у вас получится предугадывать, что он предвещает.
Несмотря на научный прогресс и свободный доступ ко множеству источников информации, редкий человек может правильно ответить на вопрос, почему небо голубое.
Почему днем небо синего или голубого цвета?
Белый свет - а именно его излучает Солнце - состоят из семи частей цветового спектра: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Известная еще со школы считалочка - «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» - как раз и определяет цвета этого спектра по начальным буквам каждого из слов. Каждому цвету соответствует своя длина световой волны: самая большая у красного и самая короткая у фиолетового цвета.
Привычное для нас небо (атмосфера) состоит из твердых микрочастиц, мельчайших капель воды и молекул газа. На протяжении долгого времени существовало несколько ошибочных предположений, пытающихся объяснить, почему небо голубое:
- атмосфера, состоящая из мельчайших частиц воды и молекул различных газов, хорошо пропускает лучи синего спектра и не дает коснуться Земли лучам красного спектра;
- мелкие твердые частицы - к примеру, пыль - взвешенные в воздухе, рассеивают синие и фиолетовые волны меньше всего, и из-за этого им удаётся достигать поверхности Земли в отличие от других цветов спектра.
Эти гипотезы поддерживали многие известные ученые, однако исследования английского физика Джона Рэлея показали, что не твердые частицы являются основной причиной рассеивания света. Именно молекулы газов, находящихся в атмосфере, разделяют свет на цветовые составляющие. Белый солнечный луч, столкнувшись в небе с газовой частицей, разлетается (рассеивается) в разные стороны.
При столкновении с молекулой газа, каждый из семи цветовых компонентов белого света рассеивается. При этом свет с более длинными волнами (красная составляющая спектра, в которую также входит оранжевый и желтый) рассеивается хуже, чем свет с короткими волнами (синяя составляющая спектра). Из-за этого после рассеивания, в воздухе остается в восемь раз больше цветов синего спектра, чем красного.
Хотя и самая короткая длина волны у фиолетового цвета, небо всё равно кажется голубым из-за смешения фиолетовых и зелёных волн. Кроме этого, нашими глазами лучше воспринимается голубой цвет, чем фиолетовый, при одинаковой яркости обоих. Именно эти факты и определяют цветовую гамму неба: атмосфера буквально наполнена лучами сине-голубого цвета.
Почему тогда закат красный?
Однако, небо голубое не всегда. Закономерно возникает вопрос: если мы видим в течение всего дня синее небо, почему закат красный? Выше мы выяснили, что красный цвет меньше всего рассеивается молекулами газа. Во время заката Солнце приближается к горизонту и солнечный луч направлен к поверхности Земли не вертикально, как днем, а под углом.
Поэтому путь, который он проходит через атмосферу, намного больше того, что он проходит днем, когда Солнце стоит высоко. Из-за этого сине-голубой спектр поглощается в толстом слое атмосферы, не доходя до Земли. А более длинные световые волны красно-жёлтого спектра доходят до поверхности Земли, окрашивая небо и облака в характерные для заката красный и жёлтый цвета.
Почему облака белые?
Затронем и тему облаков. Почему на голубом небе белые облака? Для начала вспомним, как они образуются. Влажный воздух, содержащий невидимый пар, нагреваясь у поверхности земли, поднимается и расширяется в силу того, что вверху давление воздуха меньше. Расширяясь, воздух охлаждается. При достижении определенной температуры водяной пар конденсируется вокруг атмосферной пыли и других взвешенных твердых частиц, и в результате образуются крохотные капли воды, слияние которых формирует облако.
Несмотря на свой сравнительно малый размер, частицы воды намного больше молекул газа. И если, встречая молекулы воздуха, солнечные лучи рассеиваются, то при встрече с каплями воды свет отражается от них. При этом изначально белый солнечный луч своего цвета не меняет и одновременно «окрашивает» в белый цвет молекулы облаков.
Мир вокруг нас полон удивительных чудес, но мы нередко не обращаем на них внимания. Восхищаясь чистой голубизной весеннего неба или яркими красками заката, мы даже не задумываемся о том, почему небо меняет цвет с изменением времени суток.
Мы привыкли к яркой синеве в погожий солнечный день и к тому, что осенью небосвод становится мглисто-серым, теряя свои яркие краски. Но если спросить современного человека о том, почему так происходит, то подавляющее большинство из нас, когда-то вооруженных школьными знаниями физики, вряд ли смогут дать ответ на этот простой вопрос. Между тем, в объяснении нет ничего сложного.
Что такое цвет?
Из школьного курса физики нам должно быть известно, что различия в цветовом восприятии предметов зависят от длины световой волны. Наш глаз способен различать только довольно узкий диапазон волнового излучения, причем наиболее короткими являются волны синего цвета, а наиболее длинными – красного. Между этими двумя основными цветами лежит вся наша палитра цветового восприятия, выраженная волновым излучением в разных диапазонах.
Белый солнечный луч на самом деле состоит из волн всех цветовых диапазонов, в чем легко убедиться, пропустив его через стеклянную призму – этот школьный опыт вы наверняка помните. Для того, чтобы запомнить последовательность изменения длин волн, т.е. последовательность цветов спектра дневного света, придумана забавная фраза про охотника, которую каждый из нас выучил в школе: Каждый Охотник Желает Знать и т.д.
Поскольку красные световые волны наиболее длинные, то они меньше других подвержены рассеиванию при прохождении . Поэтому когда нужно визуально выделить какой-то предмет, используют преимущественно красный цвет, хорошо различимый издалека в любую погоду.
Поэтому запрещающий сигнал светофора или любой другой световой сигнал предупреждения об опасности – это красный, а не зеленый или синий цвет.
Почему на закате небо становится красным?
В вечерние часы перед закатом солнечные лучи падают на поверхность земли под углом, а не прямо. Им приходится преодолевать гораздо более толстый слой атмосферы, чем в дневное время, когда поверхность земли освещается прямыми лучами Солнца.
В это время атмосфера выполняет роль цветового фильтра, который рассеивает лучи практически всего видимого диапазона, кроме красных – наиболее длинных и поэтому наиболее устойчивых к помехам. Все остальные световые волны либо рассеиваются, либо поглощаются частицами водяных паров и пыли, присутствующими в атмосфере.
Чем ниже опускается Солнце по отношению к горизонту, тем более толстый слой атмосферы приходится преодолевать световым лучам. Поэтому их цвет все больше смещается в сторону красной части спектра. С этим явлением связана народная примета, говорящая о том, что красный закат предвещает сильный ветер на следующий день.
Ветер зарождается в высоких слоях атмосферы и на большом удалении от наблюдателя. Косые солнечные лучи высвечивают наметившуюся зону атмосферного излучения, в которой намного больше пыли и паров, чем в спокойной атмосфере. Поэтому перед ветреным днем мы видим особенно красный, яркий закат.
Почему днем небо голубое?
Различиями в длине световых волн объясняется и чистая синева дневного неба. При падении солнечных лучей прямо на поверхность земли преодолеваемый ими слой атмосферы имеет наименьшую толщину.
Рассеяние световых волн происходит при их столкновении с молекулами газов, составляющих воздух, и в этой ситуации наиболее устойчивым оказывается коротковолновой световой диапазон, т.е. синие и фиолетовые световые волны. В погожий безветренный день небо приобретает удивительную глубину и синеву. Но почему мы тогда видим синий, а не фиолетовый цвет неба?
Дело в том, что клетки человеческого глаза, отвечающие за цветовосприятие, намного лучше воспринимают синий, чем фиолетовый цвет. Все же фиолетовый слишком близок к границе диапазона восприятия.
Вот почему небо мы видим ярко-синим, если в атмосфере отсутствуют рассеивающие компоненты, кроме молекул воздуха. Когда в атмосфере появляется достаточно большое количество пыли – например, жарким летом в городе – небо будто выцветает, теряя свою яркую синеву.
Серое небо непогоды
Теперь понятно, почему осеннее ненастье и зимняя слякоть делают небо беспросветно серым. Большое количество водяных паров в атмосфере приводят к рассеиванию всех без исключения компонентов белого светового луча. Световые лучи дробятся в мельчайших капельках и молекулах воды, теряя свое направление и смешиваясь по всему диапазону спектра.
Поэтому до поверхности доходят световые лучи, будто пропущенные через гигантский рассеивающий плафон. Мы воспринимаем это явление как серовато-белый цвет неба. Стоит удалить влагу из атмосферы, как небосвод вновь становится ярко-синим.
Иногда ночью мы имеем возможность наблюдать такое явление, при котором небо кажется недостаточно темным. И сегодня мы рассмотрим вопросы о том, почему ночью светлое небо.
Почему зимой ночью светло
В зимний период года мы привыкли не только к тому, что темнеть начинает значительно раньше, чем летом, но и к тому, что погода обычно такая, что даже в дневное время суток световой день кажется менее светлым. Несмотря на это, иногда мы имеем возможность наблюдать достаточно светлые ночи, поэтому и нужно рассмотреть вопрос о том, почему небо ночью бывает светлое зимой.
Причин более светлого неба ночью может быть две:
- Если вы заметили, что ночь не такая темная как всегда, а на улице при этом наблюдаются осадки в виде снега, можете быть уверены, что именно снег и является причиной такого светлого неба. Снежинки отражают свет фонарей, а также лунный свет, за счет чего возникает иллюзия более освещенного ночного неба;
- Если же небо достаточно светлое, а осадков не наблюдается, тогда причиной подобному явлению можно считать сильную и низкую облачность. Обратите внимание на тучи и облака – они находятся ниже обычного. По этой причине, в качестве отражателей света с земли выступают именно облака, что и приводит к возникновению иллюзии светлого неба.
Почему ночью светло как днем
Если же, задаваясь вопросом о ночном освещении поверхности Земли, вы интересовались непосредственно информацией о так называемых «Белых ночах», которые наблюдаются, например, на территории Санкт-Петербурга, то в данной ситуации ответ будет совершенно другим.
Для начала стоит отметить, что наблюдаются подобные белые ночи не только на территории Санкт-Петербурга, но и во многих других участках нашей планеты. Например, вполне возможно, что кто-то будет интересоваться вопросом о том, почему в Гренландии ночью светло, поскольку там также присутствует подобное явление.
Виной возникновению подобного явления принято считать события планетарного масштаба. Дело в том, что в определенный момент времени, благодаря тому, что Земля вращается вокруг Солнца по определенной траектории, а также совершает обороты и вокруг собственной оси, наша планета находится на такой траектории, что даже в ночное время Солнце на территории, например, Санкт-Петербурга или Гренландии садится не намного ниже линии горизонта. Соответственно, даже в ночное время солнечный свет рассеивается над поверхностью Земли и на упомянутых выше территориях наблюдаются своеобразные сумерки вместо привычной ночи.
