Чому небо блакитне (sky blue)?
Стародавні філософи ламали голову над питанням: “Чому небо блакитне?”. Тепер ми знаємо, що все це завдяки релеєвському розсіюванню.
Всі люблять ясний сонячний день, але чи замислювалися ви коли-небудь, дивлячись вгору, над тим, чому саме небо блакитне?
Відповідь криється у фізиці проходження сонячного світла крізь атмосферу. Світлові промені розсіюються в усіх напрямках, коли вони потрапляють на молекули повітря, і світло синього кінця спектру розсіюється сильніше, ніж інші кольори.
У відкритому космосі, над атмосферою Землі, небо виглядає чорним навіть у сонячному світлі. Це одне з найяскравіших явищ, з яким стикаються мандрівники під час суборбітальних польотів Blue Origin.
“Бачити, як блакитний колір проходить повз тебе, а тепер ти дивишся в чорноту, ось у чому річ”, – як сказав Вільям Шетнер після свого польоту, намагаючись передати досвід, який він щойно пережив. “Синій колір”, – додав він.
Цю чорноту досить легко зрозуміти. Якщо ви не дивитеся прямо на сонце, немає жодної причини для того, щоб небо було освітлене. Справжньою загадкою є те, чому воно освітлене тут, на поверхні планети – давня таємниця, яка не була повністю розгадана до кінця 19-го століття.
Ключ до розгадки криється в ефекті, відомому як релеївське розсіювання, на честь його першовідкривача лорда Релея. Це спосіб, у який світло відбивається від дрібних частинок розміром до однієї десятої довжини хвилі самого світла, до яких відносяться молекули, що складають атмосферу Землі.
Релей показав, що довші хвилі, які відповідають червоному кінцю спектра, розсіюються не так сильно, як короткі хвилі, такі як синій і фіолетовий кольори. З цих двох кольорів домінує синій, частково тому, що наші очі більш чутливі до нього, а також тому, що сонце випромінює менше фіолетового світла.
Небо не завжди блакитне. Коли сонце знаходиться низько в небі, на сході чи заході, воно може набувати червоного відтінку. Це пояснюється тією ж фізикою – релеєвським розсіюванням – що і блакить неба в інший час.
Коли ми дивимося на сонце на заході, ми бачимо світло, яке пройшло більшу відстань крізь атмосферу, ніж коли сонце знаходиться високо в небі. Отже, більшість коротких хвиль розсіюється, і ми бачимо лише те, що залишилося.
ДОДАТКОВІ РЕСУРСИ
Для отримання додаткової інформації про фізику, що лежить в основі земної атмосфери і світла, ознайомтеся з книгами “Атмосфера Землі: Її фізика і динаміка” Кшудірама Саха та “Промінь світла: Книга про науку та дива” Волтера Віка.
БІБЛІОГРАФІЯ
- NASA, “Чому небо блакитне?”, доступний у серпні 2022 року.
- Річард Лускомб, “Вільям Шетнер у сльозах після історичного космічного польоту: “Я так переповнений емоціями”“, The Guardian, жовтень 2021 р.
- C. Р. Нейв, “Релеєвське розсіювання“, Університет штату Джорджія, доступ до серпня 2022 року.
- MET Office, “Чому небо блакитне?”, доступ: серпень 2022.
- MET Office, “Чому захід сонця червоний?”, доступний у серпні 2022 року.
- Королівські музеї Гринвіча, “Чому небо блакитне?”, доступ: серпень 2022.
