on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 45 гостей.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Голубое небо.

452. Вопрос «почему небо голубое?» смело можно отнести к разряду самых стандартных физических вопросов. Физики обычно отмахиваются от него, бормоча что-то насчет рэлеевского рассеяния. Но этот вопрос несомненно заслуживает большего внимания. Какая, к примеру, часть неба окрашена в наиболее яркий голубой цвет; почему не все небо имеет одинаковый оттенок? Действительно ли цвет дневного неба соответствует предсказываемому теорией Рэлея? Почему ночное небо при полной луне не бывает голубым? На чем рассеивается солнечный свет, создавая голубую окраску дневного неба? Было ли бы небо столь же голубым, если бы частицы, на которых происходит рассеяние, имели бы много большие или много меньшие размеры? Почему, наконец, небо на Марсе голубое только в пределах нескольких градусов над горизонтом, остальная же его часть черная?

Ответ как и к задаче 451:
 В основном цвет неба определяется зависимостью рассеяния света на молекулах воздуха от длины волны (в соответствии с рэлеевской моделью рассеяния). Электрическое поле падающего света возбуждает электроны в молекуле, которые в свою очередь излучают свет. В результате солнечный свет рассеивается.
Свет с меньшей длиной волны (синяя область спектра) рассеивается сильнее, чем свет с большей длиной волны (красная область спектра). Поэтому, когда Солнце близко к горизонту, небо над наблюдателем в основном голубое.
 Важную роль играют флуктуации плотности областей атмосферы размером, много меньшим длины волны. Если бы такие области отсутствовали, то интерференция света, рассеянного равномерно расположенными молекулами, приводила бы к тому, что интенсивность рассеянного света для всех длин волн была бы отличной от нуля лишь в направлении распространения первоначального луча. Учет в молекулярном рассеянии флуктуации плотности приводит к такой же зависимости рассеяния от длины волны, как в случае мелких частиц, рассмотренном Рэлеем.
 Голубизна неба на расстоянии больше 90° от Солнца слабее, так как небо здесь освещается светом, прошедшим большой путь в атмосфере и потерявшим синюю составляющую. Небо вблизи Солнца на горизонте бывает красным или желтым, так как оно тоже освещается светом, потерявшим синюю составляющую при прохождении через атмосферу. Пыль, дым и т. д. усиливают рассеяние света; более того, в иных случаях (Когда размер частиц уже не мал по сравнению с длиной волны) рассеяние может совершенно иначе зависеть от длины волны. После больших извержений вулканов восходы и заходы Солнца порой играют удивительными красками (Солнце и Луна могут даже стать синими, см. задачу). Конкретные оттенки цветов, наблюдаемые в конкретной ситуации, обусловлены комбинацией рэлеевского рассеяния с рассеянием света на твердых частицах.


Смотрите еще