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.
Так образуется радуга 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.
Примерно так всё и происходит Вот неплохой видос на эту тему, который и нам помог разобраться в данном вопросе:
Подытожим
- Солнечный свет, взаимодействуя с молекулами воздуха, рассеивается на разные цвета.
- Из всех цветов лучше всего к рассеиванию предрасположен именно голубой цвет.
- 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 .
17:09 04/12/2016👁 1 695
Закат в Гусева. Снимок марсохода “Спирит”
Астрофизик Сантьяго Перес-Ойос об атмосфере Марса, эффекте Пуркинье и восприятии цвета марсианского неба человеческим глазом.
В настоящий момент есть много фотографий , но не все из них позволяют судить о цвете неба на этой . На многих из них слишком высок баланс белого, поэтому наше зрение не позволяет нам различить контрасты на этих фотографиях. К счастью, есть довольно интересные исследования, в которых ученые пытаются различить цвета на небе Марса и объяснить их физическими закономерностями.
В рамках программы “Mars Exploration Rover” ученые NASA доставили на красную планету , и “Bell III”. Они были оборудованы панорамными камерами Pancam Instrument. Ученые получили радиометрические калиброванные изображения, с помощью которых можно определить цвет неба. Данные изображений были трансформированы в физические величины (поток и сияние) с учетом спектральной чувствительности камеры и фильтров, солнечного излучения, достигающего поверхности Марса, и других факторов. “Spirit” и “Oppotunity” сфотографировали синевато-черное и черное небо в тех слоях , где нет пыли. Однако большую часть времени в атмосфере Марса много пыли, поэтому чаще всего небо другого цвета.
Цвет неба на Марсе зависит от того, как солнечное излучение рассеивается из прямого светового луча и освещает поверхность, а также от того, как рассеянные лучи поглощаются молекулами и частицами в атмосфере. Например, если бы не было никакой атмосферы, как на , то было бы темное небо и белое . На небо голубое из-за рэлеевского рассеяния, из-за которого молекулы с радиусом меньше длины волны радиации (примерно 1/10) лучше рассеиваются на более коротких волнах. При этом сечение рассеивания обратно пропорционально четвертой степени длины волны.
Атмосфера Марса гораздо тоньше, поэтому молекулярное рассеивание менее эффективно. Марсианская пыль, возможно, играет ту же роль, что и молекулы воздуха на Земле, которые рассеивают короткие волны света и способствуют формированию голубого неба и красного заката на Земле. На Марсе это работало бы так же, если бы частицы рассеивали свет без какого-либо поглощения. Однако марсианская пыль богата голубым поглощающим оксидом железа, который производит обратный эффект и просто уводит короткие волны света от потока излучения.
Марсоход “Оппортьюнити”, находясь высоко на краю кратера Виктория, в течение месяца в 2007 году вглядывался в даль, и здесь можно увидеть, как марсианский воздух становился все более непрозрачным из-за пылевой бури.
Марсоходы сделали снимки «темного желтовато-коричневатого» неба в обычной ситуации, когда много пыли остается в атмосфере Марса. Но так как иногда из-за пыли небо кажется более голубым (из-за рассеивания света) или красным (из-за поглощения света), здесь нужно более глубинное понимание. Курт Элерс и его коллеги провели исследование, которое ценится всеми, кто знаком с атмосферной оптикой. Элерс и коллеги рассмотрели комплексный эффект от пыли микронного размера, поглощающей синий свет, и продемонстрировали, что покраснение немного более эффективно и ведет к желтовато-коричневому цвету неба в «пыльных ситуациях». Кроме того, более длинные волны (красные) и более короткие волны (синие) рассеиваются очень по-разному, производя интересные эффекты, такие как голубое свечение, которое следует за Солнцем на пути к небу Марса.
Согласно этому исследованию, небо желтовато-коричневатого цвета, а Солнце светится голубым и особенно хорошо видно во время заката. Но это все сложнее, чем можно представить. Так как Марс находится на расстоянии 1,5 от Солнца, количество света на поверхности вдвое меньше, чем на Земле. Из-за недостаточного освещения наши глаза переключают чувствительность на голубой свет, потому что мы переключаемся от использования колбочек, чувствительных к цвету, на использование палочек, не воспринимающих цвета. Это называется эффект Пуркинье. Поэтому первый астронавт, который окажется на Марсе, вероятно, опишет небо более голубым, чем можно ожидать.
По материалам
На далекой планете Осирис вы смогли бы полюбоваться зеленым закатом. На Земле таких закатов просто не бывает… Но не обязательно лететь так далеко, чтобы увидеть необычное небо. Оказывается, даже на планетах Солнечной системы оно может быть совсем разным - от абсолютно черного, усеянного звездами даже днем, до вечно пасмурного и рыжего. Давайте заглянем на некоторые планеты и узнаем, почему же так получилось.
Так может выглядеть закат на планете Осирис (модель).
Для начала стоит разобраться, почему днем на Земле мы видим голубое небо. Дело в том, что обычный солнечный свет - это на самом деле смесь света разных цветов. Каждый из нас видел радугу - она получается, когда солнечный свет проходит через мелкие капельки воды. Фиолетовый свет при этом идет в одну сторону, зеленый - немного в другую, а красный отклоняется еще сильнее зеленого, поэтому они разделяются. Если свет разных цветов в радуге смешать обратно, мы снова получим обычный белый свет. В нашей атмосфере свет рассеивается, и сильнее всего - синий и фиолетовый, а меньше всего - красный. Это значит, что красные и желтые лучи будут идти до нас почти не отклоняясь, а голубой, рассеиваясь, будет как бы “подсвечивать” всю нашу атмосферу, окрашивая ее в голубой цвет.
Желтые и красные лучи проходят через нашу атмосферу, почти не отклоняясь, а голубые - рассеиваются в разные стороны.
А вот на закате, когда Солнце оказывается низко над горизонтом, свету приходится пробираться через очень толстый слой воздуха, и тогда почти все цвета, кроме красного, начинают рассеиваться и даже поглощаться - это значит, что до нас они могут так и не добраться. Но красный оказывается самым стойким - он рассеивается меньше всего и доходит до нас почти без проблем. Именно поэтому на закате мы видим красное небо и красное Солнце.
На Марсе все наоборот - днем небо красновато-рыжее, а на закате или рассвете вблизи Солнца оно голубое. Красный оттенок небо приобретает из-за пыли, а голубой - из-за того же рассеивания света. Но давайте обо всем по порядку. Марс не зря часто называют Красной планетой - его поверхность как будто покрыта ржавчиной. И действительно, почва здесь содержит много оксидов железа - попросту говоря ржавчины. При этом Марс оказался очень пыльной планетой, и довольно большая часть такой “ржавой” пыли летает в атмосфере, окрашивая ее в красноватый оттенок. Атмосфера на Марсе гораздо тоньше земной, поэтому в хорошую погоду небо в зените более темное, чем на горизонте. Но при этом во время пыльной бури оно может стать даже коричневым. Из-за того, что марсианская атмосфера очень тонкая, свет не успевает сильно рассеиваться, проходя через нее. Только на закате и рассвете, когда свет проходит через более толстый слой атмосферы, голубой свет начинает рассеиваться, и тогда происходит примерно то же, что на Земле днем - небо окрашивается в голубой цвет.
Закат на Марсе
Меркурию не очень повезло - у него совсем нет атмосферы, и поэтому здесь мы бы увидели абсолютно черное небо, почти как в открытом космосе. А на Венере, наоборот, атмосфера слишком плотная, так что с ее поверхности не видно не только звезд, но даже Солнца. Небо днем всегда пасмурное, оранжевого или красного цвета.
Считается, что на Юпитере небо должно быть голубым, а если опускаться вглубь атмосферы - оно будет закрываться облаками разных цветов, в основном голубого, красного и коричневого. На Сатурне, скорее всего, небо тоже голубое, с желтыми облаками (поэтому, если погружаться в атмосферу - небо будет становиться все более желтым). У Урана и Нептуна атмосфера очень похожая, только у Нептуна она более синяя, а у Урана - голубовато-зеленая.
Такой снимок передал аппарат Венера-13 (это обработка старых черно-белых фотографий, основанная на вычислениях).
Теперь можно вернуться на планету Осирис. Она всего в полтора раза меньше Юпитера, и находится при этом в восемь раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу (вспомним, что Меркурий - самая близкая к Солнцу планета), один год здесь длится всего 3 с половиной земных дня. Оказалось, что у нее в атмосфере есть водяной пар и в этом паре - довольно много металла натрия. Натрий в атмосфере хорошо поглощает красный цвет, поэтому сама центральная звезда будет казаться голубой. А на закате голубой свет будет рассеиваться точно также, как и на Земле. Получается, что лучше всего будет проходить зеленый свет - именно поэтому закат будет казаться нам зеленым. Осирис находится очень близко к звезде, поэтому закаты здесь должны выглядеть особенно потрясающе - представьте себе огромный зеленый шар примерно в 20 раз больше Солнца, плавно заходящий за горизонт...
Небо Марса не синее, как земное, потому что воздух на красной планете чрезвычайно тонкий, а частицы пыли в нем велики относительно длины волны видимого света. Молекулы пыли предпочтительно поглощают синий свет и эффективно действуют как зеркала, рассеивая оставшиеся длины волн: это создает цвет атмосферы соседней планеты.
Как мы видим цвета?
Для того чтобы понять, почему марсианское небо красное, а закат синий необходимо разобраться, как человек видит цвета.
Спектр видимого человеком света - это сумма волн разной длины от 380 до 760 нм. Каждая волна излучает соответствующий цвет. Синий свет и его оттенки заключены в более короткую длину волны, по сравнению с красным контрастом. Если соединить все волны вместе, получится исходный белый.
Солнечный луч разложенный через призму на цветовой спектр, каждый цвет имеет свою длину волны
Еще Ньютон отметил, что объекты не обладают цветом. Он предположил, что поверхность поглощает или отражает цветовой спектр. Все видимые человеком цвета — это только их отражение. Например, трава не зеленая. Она отражает зеленые волны. Остальные поглощаются. Черный формируется путем рассеивания всех волн. Белый образуется, когда поверхность отражает весь спектр цветовых волн.
Цветовые рецепторы, расположенные в сетчатке глаза, реагируют на синий, красный и зеленый цвета. Это оказывает влияние на восприятие цвета. Цветовые рецепторы стимулируются в различных пропорциях, в результате наша зрительная система создает цвета, которые мы видим. Если глаз видит один оттенок, то он считает это чистым цветом, а если мы видим более одного, мы называем его составным цветом. Например, сумма красного и синего образует фиолетовый.
Как небо становится синим?
Мы видим голубое небо по результатам того, как происходит взаимодействие атмосферы и солнечного света.
Свет от Солнца излучается белым, но на самом деле его структура состоит из целого спектра различных цветов. Мы можем видеть эти цвета света в радуге или, когда белый свет проходит сквозь призму. Когда белый свет Солнца преодолевает атмосферу Земли, он сталкивается с частицами воздуха, которая состоит из газов и содержит много мелкой пыли. Все это искажает белый свет Солнца, идущий к Земле. Различные цвета или длины волн света рассеиваются этими столкновениями в разных количествах и во всех направлениях. Голубой свет (короткая волна) рассеивается больше, чем красный свет (длинная волна).
В атмосфере коротковолновый свет, фиолетовый и синий микрочастицами воздуха рассеиваются в большей степени, чем длинноволновый свет, такой как желтый и красный. Хотя находящиеся в атмосфере частицы рассеивают фиолетовые цвета больше, чем голубые, небо выглядит синим по трем причинам:
- Наши глаза более восприимчивы к синему свету.
- Фиолетового цвета в спектре меньше чем синего.
- Фиолетовый свет частично поглощается в верхних слоях атмосферы.
В связи с этим, если смотреть в противоположную сторону от Солнца, мы будем видеть отраженный «синий» свет.
Это также объясняет, почему объекты на расстоянии (например, вдали от гор) также выглядят голубоватыми. Это потому, что весь воздух между нами и горой рассеивает синюю часть солнечного света.
Почему у Марса розовое небо и синий закат, восход?
Небо на Марсе преимущественно окрашено в желто-оранжевые тона. Цвет марсианского неба сильно варьируется в зависимости от таких вещей, как угол солнца, высота, температура и уровень пыли в небе.
Светло-коричневый цвет марсианского неба
Чтобы раскрыть вопрос, какого цвета небо на Марсе, нужно вспомнить факторы цветообразования. На цвет неба влияет физический процесс, называемый «рассеянием света» небольшими частицами в атмосфере.
Для частиц, которые действительно малы, подобно молекулам воздуха, намного меньшим длины волны света, частицы имеют тенденцию рассеивать более синий свет (Рэлеевское рассеяние)
Для частиц, имеющих размер, сравнимый с длиной волны света, такой как пыль, они имеют тенденцию рассеивать красный свет (Ми-рассеяние)
Таким образом, цвет неба является результатом конкурирующего рассеяния между действительно маленькими частицами — молекулами воздуха и умеренно маленькими частицами — пылью.
Рэлеевское рассеивание на планете незначительно, поскольку атмосфера очень тонкая. В таком случае небо будет черно-синим возможно бледно голубым, наверняка этого не знает никто. А вот на первом снимке сделанным спускаемым аппаратом Viking Lander 1 небо голубое.
Справа обновленная версия снимка NASA заменившая первоначальный снимок через несколько часов
Несмотря на тот факт, что Марс обладает разряженной атмосферой, это не уменьшает количество пыли в ее верхних слоях. Пыль поглощает синие волны и отражает волны красного цвета, что и окрашивает небо в розовые тона.
Небо Марса во время бури
В полдень небо планеты соединяет в себе оттенки красных и коричневых цветов. Причина таких отличий от небесной гаммы Земли — свойства тонкой, недостаточно плотной и концентрирующей в своем составе пыль атмосферы красной планеты. В этом месте Рэлеевское рассеивание световых лучей играет малозначительную роль, эффект его слаб.
Цвет неба Марса в разное время
Согласно еще одному предположению, окраска небесного пространства на планете Марс зависит и от присутствия в ее атмосфере твердых частиц пыли. Они состоят из соединения железа с кислородом и поднимаются сезонными пыльными бурями.
Иногда пространство марсианского неба может становиться фиолетовым. Это происходит в результате довольно редкого феномена – процесса рассеяния света на водяных кристаллах льда внутри облаков.
Если в полдень небо красноватое (из-за рассеяния пыли), то ранним утром и поздним днем небо, должно быть, синим, особенно вблизи Солнца (все еще из-за рассеяния пыли). Потому что в полдень мы видим «рассеянный» свет, в то время как в сумерках мы видим ту часть света, которая доходит до нас, будучи рассеянной (так как свет солнца проникает к нам сквозь густую атмосферу).
Марсианский закат
Начало сумерек приходится на период до восхода Солнца и длится еще продолжительное время после захода небесного светила. Плотность воздуха здесь в 100 раз ниже, чем у Голубой планеты. Вечером и утром толщина атмосферы возрастает за счет изменения угла падения солнечных лучей. Цвет заката на небе Марса вблизи горизонта приобретает синий цвет. Это объясняется тем, что солнечные лучи пронизывают большую толщу атмосферы и главенствующим оказывается другой эффект - Рэлеевское рассеяние света, которое разбавляет цвет неба голубыми тонами. Именно из-за этого, вокруг восходящего Солнца и заката на Марсе мы видим голубое сияние.
Синий ореол вокруг Солнца
Восход Солнца и закат на Марсе не всегда окрашивает небо синим. Ученые объясняют это сменой сезонов года, что приводит к колебанию плотности атмосферы.
Кристаллы льда в марсианском небе могут изменить цвет к фиолетовому. Лед и пыль придают небу розоватый оттенок. Ситуация когда пыли в атмосфере меньше, напоминает земную. А вот когда на Марсе бушую пыльные бури, небо становится практически черным.
Как выглядит Солнце с Марса
Наблюдая за рассветом с Земли видно, что происходит визуальная деформация солнечного диска. Он как будто сжимается, вытягивается, становясь схожим с дыней. Плотный слой воздуха в районе горизонта искажает солнечный свет, перенаправляя его вверх. Эта часть меньше преломляется, так как расположена выше. Чем выше Солнце, тем тоньше слой атмосферы, который пронизывают солнечные лучи. Светило снова приобретает круглые черты.
Разница солнечного диска с Земли и Марса
Марс и Солнце представляют иную картину. Звезда выглядит одинаково в период рассвета и заката. Разреженная атмосфера делает преломление незначительным. Марсианские сумерки продолжительнее, чем земные. Пыль в воздухе отражает солнечный свет еще два часа после заката.
Марс находится на гораздо большем от Солнца, нежели Земля. С поверхности Марса звезда кажется в 1,5 раза меньше, чем с Голубой планеты. Поскольку Марс находится далеко от звезды, он освещен только на 1/3 в сравнении с Землей. Слабый свет светила преодолевает плотную пылевую завесу. В результате на планете всегда царят сумерки.
Если бы мы терраформировали Марс, какого цвета было бы небо?
Фантасты уже предрекли, что в далеком будущем человечество освоит другие планеты, создаст там колонии. Все, о чем фантазируют писатели, имеет свойство сбываться. Пока известна единственная планета, где возможно существование человека - это Земля. Наиболее вероятным кандидатом для является Марс. Возможно, здесь можно создать условия для нормального существования.
Если предположить, что ученые осуществили , изменили плотность и состав атмосферы, то можно предположить, что небо Марса будет похоже на земное, возможно бледно-голубого цвета. Аналогичный атмосферный состав по сравнению с землей будет приближен к синему цвету, из-за рассеяния света через атмосферу и высокого процента содержания азота. Тем не менее, во время пылевых бурь, небо, вероятней всего будет выглядеть сине-фиолетовым.
Небо Земли кажется синим из-за эффекта рассеивания света в атмосфере, с тем же составом тот же эффект будет иметь место и на Марсе. Однако существует возможный другой результат, поскольку гравитация на Марсе составляет около 47% земной. В связи с этим для достижения нужной плотности может потребоваться больший объем воздуха. В этом случае он будет окрашен в красные оттенки, а небо напоминать закат на Земле.
Цвет неба Марса взятое с разных снимков
И если кто-то спросит вас, какого цвета небо на Марсе, просто назовите цвет любого из этих восьми блоков, и вы будете правы. Этот образец сделан из снимков неба Марса, которые считаются истинным цветом.
