Почему небо голубое? Потому, что у Земли есть атмосфера

Разбираем солнечный свет

Солнечный свет, кажущийся нам белым, неоднороден. Он состоит из смеси электромагнитных волн. Некоторые из них имеют частоту колебания, которую способна воспринимать сетчатка человеческого глаза. О таких волнах говорят, что они относятся к оптическому диапазону. Все волны излучения имеют разную длину. Наименьшую - фиолетовый цвет (380 нанометров), наибольшую - красный (720 нанометров). Если все волны излучения, разложенные на спектр, снова собрать воедино - вновь получится белый свет. Но почему небо голубое над нашими головами, а не белое?

Волна за волной

Голубое небоВоздух, который мы дышим, также кажется нам прозрачным. Если бы это действительно было так, никакого воздуха бы не было, и небо над нами было бы постоянно черным, с яркими немигающими звездами. Такую картину видели астронавты на Луне, у которой отсутствует атмосфера. А на Земле, где небо голубое, воздух состоит из молекул, которые обладают интересной способностью: под воздействием электромагнитной волны определенной длины они сами начинают излучать такие же волны. Вот только длина у них несколько другая.

Какое небо голубое!

Почему небо голубоеКогда белый солнечный свет проходит через молекулы воздуха, он как бы отфильтровывается по спектру. Волны с меньшей частотой колебания (красный, оранжевый, желтый, зеленый) молекулы не возбуждают. Это происходит, когда спектр излучения доходит до глубокого голубого и синего оттенков. Происходит физическое явление рассеивания света в воздухе, причем именно с той частотой колебания, которая воспринимается сетчаткой глаза как насыщенный голубой цвет. Тогда почему небо голубое, а не фиолетовое, ведь частота колебания этой волны еще выше? Дело в том, что, во-первых, доля фиолетового цвета в спектре мала, а во-вторых, он рассеивается уже в верхних слоях атмосферы. Его можно разглядеть из кабины космического корабля во время суборбитального полета или при выходе на орбиту.

От рассвета до заката

Небо голубоеВесьма немаловажный вопрос, на который обязательно надо ответить: "Почему небо голубое днем до этого было красно-желтым на восходе и вновь станет таким же на закате?" Ответ прост: на рассеивание солнечных лучей в атмосфере влияет ее толщина. Когда Солнце в зените, лучи от него до поверхности Земли проходят по самому короткому пути. Когда же Солнце только показывается из-за горизонта рано утром или клонится к закату поздно вечером, его лучи идут к наземному наблюдателю по касательной. Путь к сетчатке глаза становится намного длиннее, и на этом пути солнечный свет "отфильтровывается" слоем атмосферы до красного и желтого тонов. В него и окрашивается привычное голубое небо. Если восход или закат наблюдается на морском или океанском побережье, он может быть преимущественно оранжевым - из-за воздуха, насыщенного частичками соли, также принимающими участие в рассеивании.

А как на других небесных телах?

Но почему небо голубое, т.е. такое же, как и на Земле, не может быть, например, на Марсе или Титане? Ясно, что цвет неба от состава атмосферы не зависит. И тут ответ прост. Тонкая марсианская атмосфера практически постоянно загрязнена поднятой с поверхности пылью оксида железа, которая преимущественно и рассеивает солнечный свет, оставляя лишь оттенки красного и оранжевого. А цвет атмосферы крупнейшего спутника Сатурна объясняется наличием в ней "смога" из углеводородов. К тому же толстая атмосфера большую часть скупого света Солнца попросту не пропускает вниз, и на поверхности Титана царят оранжевые сумерки.