Почему небо голубое? Трудно найти ответ на такой простой вопрос. Многие ученые ломали себе голову в поисках ответа. Наилучшее решение проблемы предложил около 100 лет назад английский физик лорд Джон Рэлей .
Солнце излучает ослепительно чистый белый свет. Значит и цвет неба должен быть таким же, но оно все таки голубое. Что же происходит с белым светом в земной атмосфере?
Белый свет — это смесь цветных лучей. С помощью призмы мы можем сделать радугу.
Призма раскладывает белый луч на цветные полосы:
■ Красную
■ Оранжевую
■ Желтую
■ Зеленую
■ Голубую
■ Синюю
■ Фиолетовую
Соединяясь вместе, эти лучи вновь образуют белый свет. Можно предположить, что солнечный свет сначала расщепляется на цветные составляющие. Потом что-то происходит, и поверхности Земли достигают только голубые лучи.
Так почему же небо голубое?
Есть несколько возможных объяснений. Воздух, окружающий Землю,- это смесь газов: азота, кислорода, аргона и других. В атмосфере присутствуют еще водяной пар и кристаллики льда. В воздухе взвешены пыль и другие мелкие частицы. В верхних слоях атмосферы находится слой озона. Может быть причина в этом? Некоторые ученые считали, что молекулы озона и воды поглощают лучи красного цвета и пропускают голубые. Но оказалось, что в атмосфере просто не хватит озона и воды, чтобы окрасить небо в голубой цвет.
В 1869 году англичанин Джон Тиндалл предположил, что пыль и другие частицы рассеивают свет. Синий свет рассеивается в наименьшей степени и проходит слои таких частиц, достигая поверхности Земли. В своей лаборатории он создал модель смога и осветил ее ярким белым лучом. Смог окрасился в глубокий синий цвет. Тиндалл решил, что если бы воздух был абсолютно чист, то ничто бы не рассеивало свет, и мы могли бы любоваться ярким белым небом. Лорд Рэлей тоже поддерживал эту идею, но недолго. В 1899 году он опубликовал свое объяснение:
Именно воздух, а не пыль или дым, окрашивает небо в голубой цвет.
Основная теория о голубом цвете неба
Часть солнечных лучей проходит между молекулами газа, не сталкиваясь с ними, и без изменений достигает поверхности Земли. Другая, большая часть, поглощается газовыми молекулами. При поглощении фотонов молекулы возбуждаются, то есть заряжаются энергией, а затем испускают ее в виде опять-таки фотонов. Эти вторичные фотоны имеют разную длину волны и могут быть любого цвета - от красного до фиолетового. Разлетаются они во всех направлениях: и к Земле, и к Солнцу, и в стороны. Лорд Рэлей предположил, что цвет испускаемого луча зависит от преобладания в луче квантов того или иного цвета. При столкновении молекулы газа с фотонами солнечных лучей на один вторичный квант красного цвета приходится восемь квантов синего.
Каков результат? Интенсивный голубой свет буквально льется на нас со всех сторон из миллиардов молекул газов атмосферы. К этому свету примешаны фотоны других цветов, поэтому он не имеет чисто синего тона.
Почему тогда закат красный?
Однако, небо голубое не всегда. Закономерно возникает вопрос: если мы видим в течение всего дня синее небо, почему закат красный? 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.
Научное объяснение
Выше мы дали ответ сравнительно простым языком. Ниже мы процитируем обоснование с использованием научных терминов и формул.
Отрывок из Wiki:
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/λ 4 , λ — длина волны, т. е. фиолетовый участок видимого спектра рассеивается в приблизительно 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 большая 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. Когда это отношение меньше 1/10, возникает рэлеевское рассеяние, при котором коэффициент рассеяния пропорционален 1/λ 4 . При бо́льших значениях отношения размера рассеивающих частиц к длине волны закон рассеивания изменяется согласно Уравнению Гюстава Ми; когда же это отношение больше 10, с достаточной для практики точностью применимы законы геометрической оптики.
Иногда дети задают такие вопросы, которые ставят взрослых в тупик своей простотой и в то же время сложностью. Например - почему небо голубое? Мы настолько привыкли воспринимать цвет неба, как нечто само собой разумеющееся, что даже и не задумываемся над причинами. Но тем интереснее узнать, как же здесь все-таки можно ответить.
Что говорит физика?
Даже если маленький ребенок не сможет понять научного объяснения, взрослому необходимо знать, что влияет на цвет неба у нас над головой. Современная физика дает достаточно четкий ответ.
- Истинный цвет солнечного света - белый - состоит из семи спектральных оттенков. Но небо над нашей головой не белое, а голубое из-за того, что Землю окружает плотная атмосфера, и она становится барьером между нами и солнечным светом.
- Достигая земной атмосферы, свет вынужден как бы «пробиваться» через молекулы разнообразных газов - через азот и кислород, воду и мельчайшие частички пыли.
- Цвета спектра неодинаковы между собой по длине волны и способности к рассеиванию. Например, красные оттенки спектра обладают меньшей рассеивающей способностью, а фиолетовые - куда входит и синий цвет тоже - рассеиваются сильнее. Поэтому одни цвета почти не доходят до нас через плотную атмосферу, поглощенные молекулами атмосферных газов, а другие благополучно достигают нашего зрения. Этот процесс рассеивания называется еще научным термином «дисперсия». Притом человеческий глаз устроен таким образом, что отчетливее воспринимает голубой цвет, а не зеленый или фиолетовый - потому и небо мы видим именно голубым.
- Помимо «первичных» частиц солнечного света при прохождении через атмосферу возникают еще и дополнительные - вступая в контакт с молекулами газов, световые лучи активируют их и тоже побуждают светиться. И снова преобладает именно голубой цвет - как наиболее склонный к рассеиванию и различимый для нашего глаза.
Как можно ответить маленькому ребенку?
Конечно, вышеприведенные объяснения не очень подходят для детей. Если в разговоре со школьником еще можно рассказать о понятии солнечного спектра и создать пусть упрощенную, но все-таки физическую модель, то для детей помладше нужен более простой ответ.
Проще всего в данном случае сказать, что в небе как бы отражаются синие озера и реки - точно так же, как небо отражается в них. Это объяснение вполне устроит ребенка на несколько лет - пока он не дорастет до более серьезного разговора.
В самом деле, почему? Ведь небо - это воздух, такой же, как тот, что окружает нас, мы им дышим, но мы его не видим, он прозрачный, бесцветный. А вот высоко над головой он почему-то становится голубым - разумеется, в ясные дни, когда голубизну неба не скрывают густые облака, тучи.
Небо везде голубое. На севере оно бледное, на юге синее-синее, у нас, в средней русской полосе, - сочное, голубое.
Откуда берутся чудесные цвета и оттенки ясного неба?
Оказывается, это солнечный луч окрашивает воздух высоко над нашей головой! Солнце посылает на Землю свои лучи, но им приходится пробиваться через толстый слой воздуха, который окутывает Землю. А солнечный луч, как мы теперь с вами знаем, многоцветный, ведь он состоит из красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. И вот, когда этот многоцветный луч проходит через толстый слой воздуха, частицы воздуха рассеивают, разбрызгивают все цвета солнечного спектра, но больше всего, сильнее всего именно его голубую часть, и потому небо окрашивается голубым цветом.
Потому что цвет неба - это голубые брызги разноцветного солнечного луча.
Все права защищены "Интересные статьи" 2015
Как много значит чтение в вашей жизни? Часто ли интересные статьи обо всем скрашивают ваш досуг? Черпаете ли вы какие-то новые сведения, знакомясь с материалом на бесчисленных интернет-страницах? УВЛЕКАТЕЛЬНОЕ ЧТИВО: СТАТЬИ ПРО ВСЕ НА СВЕТЕ На чтение содержательных, достойных внимания книг, увы, не всегда находится время. Множество материала, разбросанного на ресурсах Интернета, конечно, не восполнит дефицит классического или авангардного творчества, но позволит значительно расширить кругозор. Регулярное знакомство с информацией, периодически появляющейся в виртуальной печати, переходит в приятную привычку. Помимо интернета, источником информации становятся печатные издания. Многие предпочитают читать статьи в газетах и журналах, получая новости оттуда. Не важно, откуда мы берем данные. Главное – не давать своему мозгу нивелироваться, насыщая его интересной и нужной для себя информацией. Круг читательских интересов многогранен. Кто-то с упоением читает познавательные статьи, а кого-то могут увлечь лишь развлекательные строки. О вкусах, как говорится, не спорят. Но есть люди, сфера знаний которых не ограничивается чем-то определенным. Это категория активных читателей, постоянно развивающихся, пытливых и неутомимых. Им нужно знать все. В детстве они ломали игрушки и пытались сами их чинить, собирали из конструктора паровозы и разрисовывали стены в квартире, шили платья куклам и втайне от родителей разбирали на части старый телевизор. Такие дети с равным интересом слушали познавательные статьи и сказки, смотрели передачи про космос и исторические фильмы. Сегодня именно они являются наиболее благодарной читательской аудиторией.Существует еще масса под категорий типа «сад и огород», «новости спорта», «ремонт своими руками», «туризм, путешествия» и т.д. Хорошо написанные интересные статьи обо всем всегда находят своего читателя. Главное – привлекательная подача материала, доступный язык. Конечно, достойный сюжет Чтобы, читая, забыть обо всем на свете, желая побыстрее дойти до конца и узнать что-то новенькое.Забавно наблюдать, как разнятся интересы женской и мужской аудитории. Понятно, что интересные факты и статьи о модных тенденциях, последних новостях с мировых подиумов вряд ли привлекут сильную половину человечества. Им же наверняка будут неинтересны техники вышивки, бисероплетения, нюансы создания домашнего уюта.«Зацепить» обоих могут интересные статьи о здоровье и рецептах: многие кулинарные шоу современного телевидения ведутся именно мужчинами – шеф-поварами дорогих ресторанов. И это исключение, ранее служившее нонсенсом, сегодня, скорее, является правилом. Мужчины теперь любят готовить, охотно делятся рецептами, участвуют в кулинарных программах и с удовольствием учат этому окружающих, гордясь своими достижениями в области приготовления блюд.ЖЕНСКИЕ ИНТЕРЕСЫ
Другое дело – женщины. Есть масса журналов и интернет-порталов, предлагающих интересные статьи для женщин на любую тематику. Не хотите особенно задумываться, стремитесь расслабиться и почитать, не задумываясь о прочитанном? Тогда для вас светские слухи, новости шоу-мира, достоверные (и не очень) факты из жизни людей, старательно собираемые редакторами с всего мира.Хотите отвлечься на серьезное чтиво? К вашим услугам - интересные статьи о здоровье, рассказывающие о профилактике, симптомах и лечении различных заболеваний. Кому-то это нужно для решения возникших собственных проблем, кто-то открыл страницу для общего «развития». Согласитесь, из таких источников мы получаем действительно много полезной информации! От чего может болеть голова? Почему выкручивает ногу? Отчего на коже появились пятна и т.д. Как лечить, что купить, что нужно делать – на достоверность прочитанного не стоит полагаться на все 100%, но за основу полученные сведения взять можно.Глянцевые журналы и их интернет-аналоги печатают интересные статьи для девушек. Такие ресурсы никогда не страдают от дефицита их внимания. Пожалуй, здесь в приоритете модные новости и светская хроника, но зато эти данные всегда «нарасхват».СТАТЬИ ДЛЯ МУЖЧИН
Что читают мужчины? Кроме спортивных новостей (кто играл – кто выиграл – на какой минуте забили мяч/получил нокаут), их интересуют автомобильные статьи и материалы схожей тематики. Новые модели авто, достижения и инновационные разработки в этой области, современный тюнинг и многое другое, благодаря чему автолюбитель не только поднимает общеобразовательный уровень, но и, возможно, готовится к чему-то важному в жизни, например, к приобретению новой машины.Более серьезных привлекают новости техники и новых технологий. Полученные знания необязательно применимы на практике, но достаточно интересны, тем более современная наука ежедневно делает марш-бросок вперед в своем развитии. Техника, актуальная еще полгода назад, через полгода будет уже устаревшей. Каждый день нас знакомят с новостями высоких технологий, образовывая нас в отношении компьютеров, телефонов, разных новомодных гаджетов. Групповые видеочаты, искусственный интеллект, робототехника и многое другое – необязательно быть ботаном, чтобы читать познавательные статьи об этом и многом другом.СТАТЬИ ДЛЯ ОБЩЕЙ АУДИТОРИИ
Покупая журнал для чтения дома, подумай о ближнем! Пусть в нем будут интересные статьи про жизнь – это всегда интересно обоим. Ведь, прочитав, можно делиться мнениями, а это объединяет, как и любое общее дело. Любой материал, прочитанный вами, может стать поводом для обсуждения. Почему же не задать тон вечерней беседе? Особенно если новость – фейерверк, способный поразить воображение?Даже женщину способны заинтересовать автомобильные статьи, если в них речь идет не о причинах скрипа тормозных колодок или стука подвески, а о последних моделях любимой марки авто. А если эта модель создана специально для женщин, то уж точно статья обязательна к прочтению! Будет о чем и подругам рассказать, и мужу мысль сформулировать, оперируя точными названиями и цифрами, а не просто «мне нравится вон та, маленькая, красненькая!»Вполне могут увлечь обе половины интересные научные статьи, если в них идет речь о фактах долгожительства, понятных открытиях, достижениях. В этом ракурсе женщины наверняка прочитают и новости техники и новых технологий, особенно когда в статье расскажут об интеллектуальных моделях пылесоса, кухонном комбайне, новых телефонах или планшетах.Расширение кругозора не происходит само по себе. Наш мозг получает данные извне, обрабатывает их и выдает их нам в виде мыслей, которые мы трансформируем в речь. Так, интересные факты и статьи могут быть полезны для человека, часто пребывающего в социуме. Придя на работу утром, вы разве не делитесь впечатлениями об услышанных или прочитанных новостях? Автоматически вы становитесь уважаемым коллегой и интересным собеседником, ваш социальный рейтинг возрастает в разы.Читая интересные статьи про жизнь, анализируя чужой опыт, поневоле мы примеряем себя на место другого человека, думая, как бы мы поступили на его месте. Тем самым мы предупреждаем потенциальные ошибки, которые могли бы допустить в аналогичной ситуации.ПОСТОЯННОЕ ЧТЕНИЕ. МОТИВЫ И СТРЕМЛЕНИЯ Мы стараемся читать статьи о том, что способно подарить нам эмоции. Неважно какие – главное, получить то, что заставит нас думать, говорить об этом, анализировать, рассуждать. Можно с уверенностью говорить об основных функциях чтения:При толковой подаче материала любая из статей будет выполнять их вкупе. Говоря другими словами, каждая из них ДОЛЖНА соответствовать этим требованиям: интересные факты и статьи должны пробуждать желание говорить о них, должны быть «удобоваримо» оформлены, приятны глазу, и они должны содержать максимум полезной информации для выбранной темы.Есть еще одна особенность чтения, свидетельствующая в его пользу. Привычка читать статьи учит сопереживанию, которого так не хватает в современном мире. Речь идет, конечно, не о научной тематике. Читая интересные статьи для женщин, мы переживаем вместе с людьми, от имени которых ведется повествование. Даже маленький опыт, полученный в результате обработки такого материала, иногда меняет отношение к жизни.Естественно, интересные научные статьи не вызывают подобных чувств, но и они способны удивлять, убеждать, вызывать восторг.Читая статьи, мы формируем свое мировоззрение. Делясь впечатлениями, заинтересовываем окружающих. Обсуждая прочитанное, вызываем интерес и уважение к себе. Это не просто времяпровождение. Это – удовольствие, благодаря которому мы развиваемся.«Пап, мам, а почему небо голубое?» – сколько раз родители и более старшее поколение тушевались, услышав подобный вопрос от маленького ребёнка.
Кажется, люди с высшим образованием знают практически всё, однако такой интерес детей часто ставит в тупик. Возможно, физик с лёгкостью найдёт объяснение, удовлетворяющее малыша.
Однако «среднестатистические» родители не знают, что ответить ребёнку. Нужно разобраться, какое пояснение подойдёт детям, а какое – взрослому человеку.
Чтобы понять голубизну неба, необходимо вспомнить школьный курс физики. Цвета отличаются способностью к рассеянию (из-за длины волны) в газовой оболочке, окружающей Землю. Так, красный цвет обладает низкой способностью, поэтому его и применяют, например, в качестве наружного бортового освещения самолётов.
Таким образом, те цвета, которые обладают повышенной способностью к рассеянию в воздухе, активно применяют для маскировки каких-либо объектов от воздушных и наземных противников. Обычно это синие и фиолетовые части спектра.
Рассмотрим рассеяние на примере заката. Поскольку красный цвет отличается невысокой рассеивающей способностью, уход солнца сопровождается багрянцем, алыми всполохами и прочими оттенками красного. С чем это связано? Рассмотрим по порядку.
Рассуждаем дальше. Голубое и синее «отделение» спектра находится между зелёными и фиолетовыми цветами. Все эти оттенки отличаются высокой рассеивающей способностью. А максимальное рассеяние определённого оттенка в конкретной среде и окрашивает её в этот цвет.
Теперь нужно объяснить следующий факт: если фиолетовый оттенок лучше рассеивается в воздухе, почему небо голубое, а, к примеру, не фиолетовое. Объясняется этот феномен тем, что органы зрения человека при равной яркости «предпочитают» именно голубые оттенки, а не фиалковый либо зелёный.
Кто раскрашивает небо?
Как же ответить ребёнку, который увлечённо глядит на родителя и ожидает понятного и вполне чёткого ответа. Уход родителя от вопроса может обидеть малыша или разуверить его во «всемогуществе» мамы или папы. Каковы могут быть варианты объяснений?
Ответ № 1. Как в зеркале
Ребёнку в 2-3 годика крайне непросто рассказать про спектры, длину волн и прочие физические премудрости. Но отмахиваться не нужно, лучше дать максимальное простое объяснение, удовлетворив естественное любопытство, присущее крохотному ребенку.
На нашей Земле множество водоёмов: есть и реки, и озёра, и моря (показываем ребёнку карту). Когда на улице солнечно, водичка отражается, как в зеркальце, на небесах. Вот почему небо такое же голубое, как и водичка в озере. Можно показать ребенку в зеркале какой-либо голубой предмет.
Для детей раннего возраста подобное объяснение можно считать достаточным.
Ответ № 2. Брызги в решете
Ребенку постарше можно дать более реалистичное объяснение. Расскажите ему, что солнечный луч включает семь оттенков: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. В этот момент покажите рисунок радуги.
Все лучи проникают к Земле сквозь плотный воздушный слой, как будто через волшебное решето. Каждый лучик начинает разбрызгиваться на составляющие части, но голубой цвет сохраняется, поскольку является наиболее стойким.
Ответ № 3. Небо – это целлофан
Воздух вблизи нас кажется прозрачным, словно тонкий целлофановый пакет, однако его настоящий цвет – голубой. Особенно это заметно, если посмотреть на небеса. Предложите ребенку задрать голову и объясните, что поскольку воздушный слой очень плотный, то и принимает голубоватый оттенок.
Для большего эффекта возьмите целлофановый пакет и сложите его несколько раз, предложив ребёнку посмотреть, как он поменял окраску и степень прозрачности.
Ответ № 4. Воздух – это маленькие частички
Для детей дошкольного возраста подойдёт следующее объяснение: воздушные массы – это «смесь» разнообразных подвижных частиц (газ, пыль, сор, водяные пары). Они настолько малы, что разглядеть их могут люди со специальным оборудованием – микроскопами.
Солнечные же лучики включают в себя семь оттенков. Проходя через воздушные массы, луч сталкивается с маленькими частичками, в результате чего все цвета распадаются. Поскольку голубой оттенок – самый стойкий, его-то мы и различаем в небе.
Ответ № 5. Короткие лучики
Солнце нас греет своими лучиками, причём нам они кажутся жёлтыми, как в детских рисунках. Однако каждый луч на самом деле напоминает яркую радугу. А вот окружающий нас воздух включает множество незаметных глазу частиц.
Когда небесное светило отправляет на Землю лучи, не все из них попадают к месту назначения. Часть лучей (которая синяя) очень короткая и не успевает попасть на Землю, поэтому растворяется в воздухе и становится светлее. Небеса – тот же воздух, только находящийся очень высоко.
Вот почему когда ребёнок поднимает голову, то видит наверху растворённые в воздухе солнечные лучики. Именно поэтому небо и становится голубым.
Для детей очень важно получать быстрое объяснение, однако не всегда удаётся вспомнить либо придумать простой и доступный для понимания ответ. Уход от разговора – конечно, не самый лучший вариант развития событий, однако лучше всё же подготовиться.
Попробуйте объяснить ребёнку, что расскажете, однако сделаете это чуть позже. Обязательно следует указать точное время, иначе малыш подумает, что вы обманываете его. Можно сделать следующее:
- Вспомните о планетариях, в которых эксперты очень увлекательно объясняют историю появления Земли, говорят о звёздном небе. Малышу обязательно придётся по душе этот увлекательный рассказ. И даже если экскурсовод и не объяснит о том, откуда взялась голубизна неба, зато он узнает много нового и необычного.
- Если нет возможности сходить в планетарий либо вопрос остался без ответа, у вас останется время на поиск в любых источниках, например, в сети. Только подбирайте объяснение, ориентируясь на возраст и уровень интеллектуального развития детей. И не забудьте поблагодарить ребёнка, ведь именно он помогает вам развиваться.
Почему небо голубое? Подобные вопросы беспокоят многих малышей-почемучек, которые знакомятся с окружающим миром. Хорошо, если сам родитель знает, откуда берётся синева над головой. В этом помогут и наши варианты ответов.
Перед тем как рассказать свою версию, предложите ребёнку поразмышлять и выдвинуть собственную идею.
Таким нехитрым способом можно воспитать любознательного кроху, который всегда стремится найти объяснение каждому волнующему его факту.
