Почему небо голубое, а закат красный? Почему солнце так краснеет на закате? Почему солнце определяется словом красное
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.
Дневное светило издревле завораживало человека. Солнце обожествляли, да и не без оснований, ведь его свет и тепло являются необходимыми условиями для существования жизни. Малейшие изменения в цвете солнечного диска становились основанием для множества преданий и народных примет. В частности, тревожил человека красный цвет светила. И все же, почему солнце красное?
Мифы о солнце
Наверное, у каждого народа мира найдется хоть одна старинная легенда или верование, связанные с солнечным диском. В Древнем Египте был широко распространен культ бога солнца Ра (или Амон-Ра). Египтяне верили, что Ра каждый день плывет по небу в золотой ладье, а по ночам в подземном загробном мире сражается с порождением тьмы змеем Апопом и, победив его, снова возвращается на небо и приносит с собой день. В Древней Греции Солнце считали сыном главного бога Зевса - Гелиосом, который ездит по небу на колеснице, запряженной огненными конями. Индейцы племени инков поклонялись солнечному божеству, которое они называли Инти. Солнцу, как и другим богам инкской мифологии, приносили кровавые жертвы.
Древние славяне также почитали солнце. У древнеславянского бога солнца было четыре ипостаси, или воплощения, каждое из которых отвечало за определенный период года. Время от зимнего солнцестояния до весеннего равноденствия принадлежало Хорсу, которого представляли как мужчину средних лет. За весну и начало лета (до летнего солнцестояния) отвечал Ярило - бог молодости и телесных удовольствий, чистоты и искренности. Его изображали как молодого красивого юношу с золотисто-русыми волосами и небесно-голубыми глазами. В период от летнего солнцестояния до осеннего равноденствия входил в силу Даждьбог - бог-воин, отвечающий за благополучие и успех, бог, дарящий жизнь. Ну а зима считалась временем старого солнца - Сварога, отца всех богов.
Приметы, связанные с цветом солнца
Наблюдая за солнцем, люди с давних времен замечали, что на закате и восходе солнечный диск приобретает иногда красноватый оттенок. Очень долго причина подобных изменений оставалась неизвестной, что не мешало человечеству придумывать красивые легенды в попытках объяснить необъяснимое. Кроме того, с цветом солнца связывали различные события. Так появилось множество примет. В общем, все сводилось к одному - восход красного солнца утром или его закат вечером не предвещает ничего хорошего. Возможно, это связано с тем, что красный цвет на подсознательном уровне ассоциируется у человека с кровью и опасностью.
Научное объяснение
На самом деле все не так страшно. На вопрос о том, почему солнце красное, существует простое научно обоснованное объяснение. Всему виной дисперсия солнечного света. Солнечный спектр состоит из семи основных цветов, рассеивание которых в атмосфере Земли происходит по-разному. А на восходе и закате видимым остается только красный цвет, так как он обладает наибольшей длиной волны.
Всем известно, что в зависимости от небесной точки, в которой мы наблюдаем Солнце, цвет его может сильно различаться.
Например, в зените оно белое, на закате – красное, а иногда даже багровое. На самом деле, это только видимость – меняется не цвет нашего светила, а его восприятие человеческим глазом. Почему же так происходит?
Солнечный спектр представляет собой сочетание семи основных цветов – вспомним радугу и известную присказку про охотника и фазана, с помощью которой определяется цветовая последовательность: красный, желтый, зеленый и так до фиолетового цвета.
Но в атмосфере, наполненной самыми различными видами аэрозольных взвесей (водяных паров, частичек пыли), каждый цвет рассеивается по-разному. Например, лучше всего рассеиваются фиолетовый и синий, а хуже – красный. Это явление называется дисперсией солнечного света.
Причина заключается в том, что цвет, по сути, является электромагнитной волной определенной длины. Соответственно, разные волны имеют различные длины. А глаз воспринимает их в зависимости от толщины атмосферного воздуха, отделяющего его от источника света, то есть Солнца.
Находясь в зените, оно кажется белым, потому что солнечные лучи падают на поверхность Земли под прямым углом (подразумевается, естественно, то место поверхности, где находится наблюдатель), и толщина воздуха, влияющая на преломление света, относительно невелика. Белым же человеку кажется сочетание всех цветов сразу.
Небо, кстати, видится голубым также вследствие дисперсии света: поскольку синий, фиолетовый и голубой цвета, обладая самыми короткими волнами, рассеиваются в атмосфере намного быстрее остальной части спектра. То есть, пропуская красные, желтые и другие лучи с более длинными волнами, атмосферные частицы воды и пыли рассеивают в себе голубые лучи, которые и придают небу его цвет.
Чем дальше Солнце совершает свой обычный дневной путь и опускается к линии горизонта, тем больше становится толщина атмосферного слоя, через которую приходится проходить солнечным лучам, и тем больше они рассеиваются. Наиболее устойчивым к рассеянию является красный цвет, так как имеет наибольшую длину волны. Поэтому только он воспринимается глазами наблюдателя, который смотрит на заходящее светило. Остальные цвета солнечного спектра полностью рассеиваются и поглощаются находящейся в атмосфере аэрозольной взвесью.
В итоге налицо прямая зависимость рассеяния спектральных лучей от толщины атмосферного воздуха и плотности взвеси, которую он содержит. Яркие подтверждения тому можно наблюдать при глобальных выбросах в атмосферу более плотных, чем воздух, веществ, например, вулканической пыли.
Так, после 1883 года, когда произошло знаменитое извержение вулкана Кракатау, довольно долго в самых различных местах планеты можно было видеть необычайные по яркости красные закаты.
> > Почему Солнце красное
Почему Солнце становится красным на закате : схема движения звезды по небу Земли, особенности атмосферы планеты и преломления света, красный конец спектра.
Почему солнце красное ? Удивительный вопрос. Ведь мы могли заметить, что часто на закате Солнце становится красного цвета, окрашивая небо в кровавые оттенки. Как так происходит и почему именно красный цвет? Самый простой ответ заключается в том, что свет преломляется частицами в атмосфере и все, что мы видим - это красный конец спектра. Чтобы лучше понять, вы должны иметь базовое представление того, как свет ведет себя в воздухе, состав атмосферы, цвет света, длины волн, и Рэлеевское рассеяние.
Атмосфера - это один из основных факторов в определении цвета окрашивания заката. В основном земная атмосфера состоит из газов с добавлением других молекул. Это сказывается на том, что можно увидеть в каждом направлении, поскольку атмосфера полностью окружает Землю. Наиболее распространенными газами считаются азот (78%) и кислород (21%). Один процент, который остался, состоит из следовых газов, как аргон и водяной пар, большего количества мелких твердых элементов таких, как пыль, сажа и пепел, пыльцы, и соли с океанов. В атмосфере может находиться больше воды после дождя, или около океана. Вулканы могут выкидывать много частиц пыли высоко в атмосферу. Загрязнение может прибавить разнообразные газы, пыль, сажу.
Затем, вы должны смотреть на световые волны и цвет света. Свет - это энергия, что путешествует в волнах. Свет - это волна из вибрирующих электрических и магнитных полей, которая считается частичкой электромагнитного диапазона. Электромагнитные волны перемещаются сквозь пространство со скоростью света (299,792 км/сек). Энергия испускания зависит от длины волн и частоты.
Протяженность волны - это промежуток между вершинами волн. Частота - это число волн, которые проходят каждую секунду. Чем дольше длина волны света, тем ниже частота, и меньше энергии она содержит. Видимый свет - это часть электромагнитного диапазона, который мы видим. Свет от лампочки либо может выглядеть белым, однако, это комбинация многих цветов. Радуга - это естественный эффект призмы. Тона спектра комбинируются друг с другом, обладают различной длиной волн, частот и энергии. Фиолетовый цвет имеет наиболее короткую длину волны, означающую, что у нее самая значительная частота и энергия. Красный цвет обладает самыми длинными волнами и самой низкой частотой и энергией.
Для того чтобы соединить это все вместе, мы должны смотреть на действие света в воздухе нашей планеты. То, что происходит со светом, зависит от длины волны света и величины частиц. Частицы пыли и водные капельки намного большего размера, чем длина волны видимого света, поэтому она отскакивает в разных направлениях. Свет, который отражается, кажется белым, потому что он по-прежнему содержит все те же цвета, но молекулы газа меньше, чем длина волны видимого света. Когда свет натыкается на них, то он действует по-разному. После того как в свет попадает молекула газа, часть его может быть поглощена. Позже, молекула излучает свет в разном направлении. Цвет, который излучен, является тем же самым, что был поглощен. Различные цвета света влияют по-разному. Все цвета могут быть поглощены, но более высокие частоты (голубые) поглощены чаще, чем более низкие частоты (красные). Этот процесс называется рассеянием Рэлея.
Итак, ответ на вопрос "Почему Солнце красное?" следующий: на закате свет должен путешествовать дальше через атмосферу, прежде чем он доберется к вам, поэтому он больше всего отражается и рассеивается, и Солнце появляется из затемнения. Цвет Солнца меняется от оранжевого к красному, потому, что имеется больше волн синего и зеленого теперь рассеяны и только длинные волны (оранжевые и красные) остаются замеченными.
Одной из отличительных черт человека является любознательность. Наверное, каждый, будучи ребенком, смотрел на небо и задавался вопросом: «почему небо голубое?». Как оказывается, ответы на такие, кажется, простые вопросы требуют некоторой базы знаний в области физики, а потому не каждый родитель сможет верно объяснить ребенку причину указанного явления.
Рассмотрим данный вопрос с научной точки зрения.
Диапазон длин волн электромагнитного излучения охватывает почти весь спектр электромагнитного излучения, в который входит и видимое для человека излучение. На представленном ниже изображении показана зависимость интенсивности излучения Солнца от длины волны этого излучения.
Анализируя данное изображение, можно отметить тот факт, что видимое излучение также представлено неравномерной интенсивностью для излучения различных длин волн. Так относительно малый вклад в видимое излучение дает фиолетовый цвет, и наибольший – синий и зеленый цвета.
Почему небо голубое?
Прежде всего на этот вопрос нас наталкивает тот факт, что воздух – бесцветный газ и не должен излучать синий свет. Очевидно, что причиной подобного излучения является наша звезда.
Как известно, белый свет на самом деле является комбинацией излучения всех цветов видимого спектра. С помощью призмы можно явно разложить свет на весь диапазон цветов. Подобный эффект возникает в небе после дождя и образует радугу. Когда же солнечный свет попадает в земную атмосферу, он начинает рассеиваться, т.е. излучение меняет свое направление. Однако, особенность состава воздуха такова, что при попадании света в него, излучение с короткой длиной волны рассеивается сильнее, чем длинноволновое излучение. Таким образом, беря во внимание изображенный ранее спектр, можно заметить, что красный и оранжевый свет, практически не будут менять своей траектории, проходя через воздух, в то время как фиолетовое и голубое излучения будут заметно менять свое направление. По этой причине в воздухе возникает некий «блуждающий» коротковолновый свет, который постоянно рассеивается в этой среде. В результате описанного явления, кажется, что коротковолновое излучение видимого спектра (фиолетовый, голубой, синий) излучается в каждой точке неба.
Общеизвестный факт восприятия излучения состоит в том, что глаз человека может уловить, увидеть, излучение только в том случае, если оно непосредственно попало в глаз. Тогда, смотря в небо, Вы вероятнее всего будете видеть оттенки того видимого излучения, длина волны которого наименьшая, так как именно оно рассеивается в воздухе лучше всего.
Почему же смотря на Солнце Вы не видите отчетливо красный цвет? Во-первых, внимательно рассмотреть Солнце человеку вряд ли удастся, так как интенсивное излучение может повредить зрительный орган. Во-вторых, несмотря на существование такого явления как рассеяние света в воздухе, все же большая часть света, излучаемого Солнцем, доходит до поверхности Земли не подвергаясь рассеиванию. А потому все цвета видимого спектра излучения совмещаются, формируя свет с более выраженным белым цветом.
Вернемся к рассеянному воздухом свету, цвет которого, как мы уже определили, должен иметь наименьшую длину волны. Из видимого излучения наименьшей длиной волны обладает фиолетовый, следом идет голубой, и несколько длиннее волны имеет синий цвет. Принимая во внимание неравномерную интенсивность излучения Солнца, становится ясно, что вклад фиолетового цвета мизерный. Поэтому наибольший вклад в рассеянное воздухом излучение несет голубой цвет, а следом – синий.
Почему закат красный?
В случае, когда Солнце прячется за горизонт, мы можем наблюдать то самое длинноволновое излучение красного-оранжевого цвета. В данном случае свет от Солнца должен пройти заметно большее расстояние в атмосфере Земли, прежде чем достигнет глаз наблюдателя. В месте, где излучение Солнца начинает взаимодействовать с атмосферой, наиболее выраженными являются голубой и синий цвета. Однако, с расстоянием коротковолновое излучение теряет свою интенсивность, так как значительно рассеивается по пути. В то время как длинноволновое излучение отлично справляется с преодолением таких больших расстояний. Вот почему Солнце красное на закате.
Как было упомянуто раньше, хоть длинноволновое излучение и слабо рассеивается в воздухе, все же рассеяние имеет место быть. Поэтому находясь на горизонте, Солнце излучает свет, из которого до наблюдателя доходит лишь излучение красно-оранжевых оттенков, которое несколько успевает рассеяться в атмосфере, образуя ранее упомянутый «блуждающий» свет. Последний и окрашивает небо в пестрые оттенки красного и оранжевого цвета.
Почему облака белые?
Говоря об облаках, известно, что они состоят из микроскопических капелек жидкости, которая рассеивает видимый свет почти равномерно, независимо от длины волны излучения. Тогда рассеянный свет, направленный во все стороны от капельки, рассеивается вновь на других капельках. При этом комбинация излучений всех длин волн сохраняется, и облака «светятся» (отражаются) белым цветом.
Если погода пасмурная, то солнечное излучение доходит до поверхности Земли в незначительном количестве. В случае с большими облаками, или их большим количеством, некоторая доля солнечного света поглощается, потому небо тускнеет и принимает окрас серого цвета.