Небо голубое голубая вода

Почему небо имеет голубой цвет?

Приветствуем самых любознательных на страницах нашего сайта! Сегодня мы затронем вопрос, который нередко волнует пытливые умы (особенно детские), однако не каждый находит возможность разобраться, почему же всё-таки небо голубое, ведь воздух-то на самом деле прозрачный. Постараемся коротко на него ответить.

Что скажет Википедия?

Если мы чего-то не знаем, то можно всегда отыскать ответ именно в Википедии. Так давайте же заглянем туда и посмотрим, что нам поведает сей ресурс.

Собственно говоря, вот ссылка на нужный материал.

Хорошо сказано в Википедии! Правда, как-то не очень понятно. Единственное, что как бы можно разобрать, так это тот факт, что солнечные лучи долетают до нашей атмосферы, с ними что-то происходит, и мы видим голубое небо. Нет, так не пойдет, давайте попробуем разобраться подробнее и более понятным языком, почему небо голубое.

На самом деле всему причиной такое понятие, как «рассеивание света»!

Рассеивание света

Итак, Солнце излучает лучи, которые имеют белый цвет. Белый, как известно, включает в себя все цвета видимого нам спектра. Свидетельство тому – радуга. Она возникает по той причине, что солнечный свет, попадая в капельки воды, преломляется и распадается на разные цвета. Голубое небо мы тоже наблюдаем по чем-то похожей причине.

Возможно вас заинтересует:

Дело в том, что в воздухе множество молекул газа, которые и рассеивают солнечный свет. Частицы света разлетаются в разные стороны, поэтому голубой цвет неба виден и землянам, и космонавтам с МКС в виде голубого ореола. Но почему же именно голубой, ведь в спектре как минимум семь цветов, как говорится: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан!».

Интересный факт! В день человек вдыхает около 20 кг воздуха. Этот объём мы получаем, делая 22 000 вдохов день.

Почему небо именно голубого цвета?

У каждого цвета имеется своя длина волны. На следующем рисунке можно посмотреть, как этот показатель разнится.

Фиолетовый рассеиваются слишком сильно, а цвета с зелёного по красный наоборот рассеиваются не очень интенсивно. Вот и получается, голубые и синие частицы — это золотая середина. Фиолетовый, несмотря на то, что он рассеивается лучше голубого, мы не замечаем из-за нашего восприятия: при одинаковой яркости голубой воспринимается нашим глазом гораздо лучше, чем его собрат.

Вот неплохой видос на эту тему, который и нам помог разобраться в данном вопросе:

Подытожим

1. Солнечный свет, взаимодействуя с молекулами воздуха, рассеивается на разные цвета.
2. Из всех цветов лучше всего к рассеиванию предрасположен именно голубой цвет.
3. Получается, что он фактически захватывает воздушное пространство.

Конечно, предоставленная информация довольно утрирована и следовало бы заострить внимание на многих научных фактах и понятиях, но зато так более или менее понятно, почему небо голубое.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Синий океан. Зеленый океан. Прозрачная бесцветная питьевая вода в стакане. Так какого же цвета вода? На этот вопрос есть удивительный ответ. Чистая вода — голубая. Окраска эта очень слабая, поэтому в маленьком стакане она незаметна.

Но если мы нальем воду в огромный стеклянный аквариум, то увидим отчетливый голубой оттенок воды.

От чего зависит цвет воды? Цвет воды зависит от особенностей поглощения и отражения света молекулами воды. Белый свет, на пример солнечный, можно разложить на составляющие его цвета. Совокупность этих цветов называется спектром. Спектр белого света состоит из цветов радуги. Молекулы воды поглощают свет в красно-зеленой части спектра. Лучи синей части спектра отражаются молекулами. Поэтому мы воспринимаем цвет воды как голубой.

Однако в естественных водоемах цвет воды может быть весьма разнообразным. Посреди океана вода имеет глубокий темно-синий, почти фиолетовый, цвет. Вдоль береговой линии оттенки воды меняются от голубого до зеленого и желто-зеленого. Отчего такая разница? Разнообразие оттенков зависит от того, какие именно частицы взвешены в воде и какова глубина водоема. Около берега вода океана заполнена мелкими плавающими растениями и органическими частицами, которые попадают в нее с суши. Так же, как и их на земные собратья, водные растения, которые называются фитопланктоном, содержат хлорофилл.

Хлорофилл поглощает лучи красной и синей части спектра, а отражает зеленый свет. Поэтому около берега вода часто имеет зеленый оттенок.

Цвет воды и глубина Глубокие синие воды океана подобны безлюдным белым пустыням — и там и тут очень мало жизни. Если смотреть из космоса, то видно, какие океаны изобилуют жизнью, а какие нет. Зеленые воды, как тропические джунгли континентов, наполнены жизнью. Глубокие синие воды бедны жизнью и подобны белым безжизненным пустыням суши. Поглощение света частицами, взвешенными в воде, меняет восприятие цвета и под водой. Представьте себе, что вы погружаетесь в воду в желтой подводной лодке.

Близко от поверхности ваша субмарина будет выглядеть в точном соответствии с исходной окраской — желтой. Но чем глубже вы погружаетесь, тем большее расстояние должен преодолеть свет от поверхности, чтобы достичь подводной лодки. Когда она опустится на глубину 30 метров, большинство лучей желтого, оранжевого и красного цветов будет поглощено молекулами воды.

До лодки дойдут лучи синей и зеленой частей спектра. И вы глядеть ваша субмарина будет не желтой, а сине-зеленой. Если вы погружаетесь еще глубже, будут от сечены зеленые лучи. Под водная лодка теперь кажется тускло-синей. Мутные воды океана, в которых взвешены органические остатки, поглощают больше света, чем прозрачная чистая вода. Поэтому при погружении в мутную воду темнота наступает быстрее.

Океан состоит из соленой воды. Сам он, если выбросить всякую светящуюся живность, не светится. То есть весь свет, который мы видим, приходящий из океана, это отраженный солнечный свет. Но ведь солнечный свет тоже не синий. Спектр солнечного света у поверхности океана вот такой.

Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения в зависимости от длины волны на уровне моря. Как видите, максимум излучения приходится на зеленую и желтую часть видимого диапазона.

Цвет океана определяется механизмом поглощения и рассеивания солнечного цвета молекулами воды. Механизм очень сложный. Полностью он был описан только 1923 году геофизиком Василием Шулейкиным. Оказалось, что молекулы воды совершают колебательные и вращательные движения и в результате этого по-разному поглощает разные длины волн. Более всего поглощаются красный, а менее всего — синий. Синий цвет рассеивается и отражается обратно в воздух, а красный так и остается поглощенным внутри океана. Это приводит к тому, что океан нам кажется синим, а под водой все фотографии отдают синевой. Так что, если соберетесь фотографировать рыбок, не забудьте вспышку.

Диаграмма, показывающая, как солнечный свет проходит через океан. Красный почти сразу поглощается, поэтому уже на небольшой глубине красных цветов под водой почти нет. Зеленый доходит метров до ста. А синий — до 200-300 м.

Прозрачность океана определяется не только молекулами воды, но и мелкими существами, что там живут. Планктон, взвеси, грязь — все это снижает прозрачность в океане. Недавно НАСА провела исследования и обнаружила, что самая низкая концентрация планктона находится у берегов Острова Пасхи.

Именно поэтому океан там самый прозрачный в мире.
Если не видели, то рекомендую заглянуть на страничку проекта Земная обсерватория (НАСА) и посмотреть совершенно потрясающие наблюдения концентрации фитопланктона в мировом океане за последние десять лет. Там же — поведение температуры океана. Там видно, например, где на Земле самое теплое море, почему киты проводят лето в северных широтах у побережья Аляски и Алеутских островов, или почему за три недели плавания по Тихому океану мы почти никакой живности вдали от берега не видели.

Источник

Почему небо голубое, а море синее?

Теории и практики

Цвет неба и моря постоянно меняется. Это объясняется физическими принципами, а также особенностями восприятия света человеком. Т&Р публикуют отрывок из книги Андрея Варламова, Аттилио Ригамонти и Жака Виллена «Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий».

Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

Андрей Варламов, Аттилио Ригамонти, Жак Виллен

Альпина Паблишер, 2020

Цвет моря и сила ветра

Море и небо дарят нам разнообразные цвета, вдохновившие многих художников. Аркадий Рылов воспроизвел эти цвета на картине, выставленной в Третьяковской галерее в Москве. Белые хмурые облака плывут по небу всех оттенков синего. Поверхность моря более темная, подошвы волн — почти черные, а гребни местами образуют белые «барашки».

Количество «барашков» и высота волн зависят от скорости ветра. Эта информация имеет важное значение для моряков: для определения скорости ветра они пользуются эмпирической таблицей, которую разработал британский адмирал сэр Фрэнсис Бофорт (1774–1857). На картине Рылова наличие небольшого количества «барашков» свидетельствует о ветре 12–19 км / ч, то есть 7–10 морских узлов. Такой ветер считается слабым и соответствует силе в 3 балла по шкале Бофорта.

Яркость морской поверхности зависит от угла наблюдения. Действительно, луч света, падающий на поверхность моря, как частично преломляется, так и частично отражается. Интенсивность отраженного луча зависит, в частности, от показателя преломления воды и угла падения. Чем острее угол, тем сильнее отражение. Поэтому поверхность моря кажется более яркой у горизонта, чем вблизи наблюдателя.

А что насчет его цвета? Цвет поверхности практически непредсказуем , так как зависит от многих факторов, таких как глубина моря, положение солнца, цвет неба, наличие взвешенных частиц и водорослей и т. д. Все эти факторы влияют на отражение света от поверхности, его рассеяние и поглощение в воде. И все же море чаще всего синее.

Причина в том, что вода поглощает меньше света в диапазоне между 400 и 500 нм (синего), чем в остальной части видимого спектра. Да, вода поглощает мало синего! Стакан воды выглядит совершенно прозрачным. Но начиная с толщины в несколько метров вода начинает заметно поглощать свет.

Цвет неба в хорошую погоду

В то время как предсказать цвет моря непросто, цвет неба в хорошую погоду легко объясняется физическими принципами, выявленными английским физиком лордом Рэйли (Рэлеем) (1842–1919). В отсутствие облаков цвет неба определяется результатом взаимодействия солнечного излучения с компонентами атмосферы Земли , а именно с неоднородностями (флуктуациями) плотности молекул азота и кислорода.

Как эти молекулы ведут себя, попав в поле солнечного излучения? Рассмотрим монохроматический свет, обладающий заданной длиной волны λ. Он представляет собой колеблющиеся в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения света, с частотой υ магнитное и электрическое поля. Под действием колеблющегося электрического поля электроны в молекулах также колеблются с частотой υ. В результате и сама молекула становится маленьким излучателем, испуская свет той же частоты, что и падающая волна. Это похоже на то, как излучает электромагнитные радиоволны теле- или радиоантенна. В случае молекул и солнечного света длина его волны оказывается много большей размера молекул, и такое рассеяние называется «рассеянием Рэлея» . Расчеты показывают, что интенсивность рассеянного света оказывается пропорциональной четвертой степени частоты υ4 (или 1 / λ4). Это утверждение называется законом Рэлея — Джинса.

Как все это связано с цветом неба? Согласно закону Рэлея, рассеяние электромагнитных волн оказывается значительно интенсивнее для высоких частот по сравнению с низкими. Это означает, что молекулы атмосферы сильнее рассеивают синий цвет, чем красный, зеленый или желтый.

Наших глаз преимущественно достигают именно световые лучи синего цвета.

Вот почему небо синее! Следуя этому рассуждению, можно было бы предположить, что небо должно быть фиолетовым, так как фиолетовое излучение обладает более высокой частотой, чем синее. В действительности в спектре солнечного излучения доля фиолетового меньше, чем синего. Кроме того, и максимальная чувствительность человеческого глаза находится в области зеленого (555 нм). В результате фиолетовая часть спектра солнечного излучения оказывается подавленной в восприятии человеческого глаза, и небо видится синим.

Небо на закате и после

На закате небо над горизонтом принимает красивый розовый оттенок. Этот цвет также обусловлен рассеянием солнечного света в атмосфере. Поскольку свет распространяется во всех направлениях, то до нас доходит лишь его часть, а остальное возвращается в пространство. Часть солнечной энергии, возвращающаяся за пределы земной атмосферы, невелика, однако для некоторых явлений она может оказаться существенной. В видимом излучении разница между энергией, получаемой поверхностью земли и верхними слоями атмосферы, обусловлена прежде всего рассеянием.

Так, мы видим, что в дневное время энергия, получаемая на земле, меньше падающей на верхние слои атмосферы примерно на 25% в синем и на 10% — в красном диапазонах. На закате эти пропорции изменяются, поскольку свету приходится преодолевать гораздо большую толщу атмосферы. Таким образом, синий свет почти целиком рассеивается, и наблюдатель на земле видит в основном красный.

Как только солнце исчезает за горизонтом, постепенно наступает ночь. Цвет неба в ночное время — совсем иной вопрос.

В рубрике «Открытое чтение» мы публикуем отрывки из книг в том виде, в котором их предоставляют издатели. Незначительные сокращения обозначены многоточием в квадратных скобках.
Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.

Источник