В ясный солнечный день небосвод над нами имеет ярко-синий цвет. Вечером, на закате, небо обретает приятный для глаза глубокий красный цвет с многочисленными оттенками. Так почему же небо днем голубое? Что делает закат красным? Каким образом прозрачный воздух переливается синими и красными оттенками в разное время суток?

Я представлю 2 ответа здесь: первый - более упрощенный для широкого читателя, второй - более научный и точный. Выберите уж сами, какой вам по душе.

1. Почему небо голубое, а не зеленое? Ответ для чайников

Свет от Солнца или лампы выглядит белым, но на самом деле белый цвет-это смесь всех 7 существующих цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового (рис. 1). Небо (атмосфера) наполнено воздухом. Воздух представляет собой смесь з крошечных молекул газа и небольших кусочков твердого материала, такого как, например, пыль. Так как солнечный свет проходит сквозь воздух, он сталкивается с частицами воздуха. Когда луч света попадает на молекулы газа, он может "отскочить" в другом направлении (рассеиваться).

Некоторые составные цвета белого света,такие как красный и оранжевый, проходят от Солнца к нам в глаза прямо, без рассеивания. Но большинство лучей голубого цвета "отскакивает" от частиц воздуха по всем направлениям. Таким образом, все небо оказывается буквально пронизанным голубыми лучами. Когда вы смотрите вверх, часть этого голубого света достигает глаза и вы видитеотовсюду над головой голубой свет! Вот,собственно, почему небо голубое!

Естественно, все упрощено по максимуму, но ниже представлен параграф, где более фундаментально описано свойство нашего с вами любимого неба над головой и причины, которые объясняют, почему все-таки цвет неба именно голубой, а не зеленый!

2. Почему небо голубое? Ответ для продвинутых

Давайте рассмотрим более детально природу света и цвета. Цвет, как все знают, - это свойство света, которое могут воспринимать и определять наши глаза и мозг. Свет от солнца - это большое количество белых лучей, которые состоят из всех 7 цветов радуги. Свет обладает свойством дисперсии (рис. 1). Всё освещается Солнцем, но некоторые предметы отражают лучи только одного цвета, например, синего, а другие предметы - только лучи желтого и тд. Таким образом человек определяет цвета. Итак, Солнце светит на Землю своими белыми лучами, но её окутывает атмосфера (толстый слой воздуха), и когда этот белый (состоящий из всех цветов) луч проходит через атмосферу, именно воздух рассеивает (распространяет) все 7 цветных лучей белого солнечного луча, но с большей силой именно его сине-голубые лучи (проще говоря, атмосфера буквально начинает светиться голубым цветом). Другие цвета напрямик попадают от Солнца к нам в глаза (рис 2).

Почему именно голубой цвет поддается наибольшему рассеиванию в атмосфере? Это природное явление, и описывается оно физическим законом Рэлея. Если объяснять проще, то существует формула, которую вывел Рэлей в 1871 году, и которая определяет, как зависит рассеивание света (луча) от цвета этого луча (то есть от такого свойства луча, как его длина волны). И так уж получилось, что наименьшую длину волны и соответственно наибольшее рассеивание имеет именно небесно-голубой цвет.

Почему во время восхода и Заката небо красное? На закате или восходе Солнце находится низко над горизонтом, из-за чего солнечные лучи наклонно падают

ют на Землю. Длина луча, естественно, многократно увеличивается (рис. 3), и поэтому на таком огромном расстоянии почти вся коротковолновая (сине-голубая) часть спектра рассеивается в атмосфере и не доходит до поверхности Земли. Доходит до нас только длинные волны, жёлто-красные. Как раз такой цвет и приобретает небо во время восхода заката. Вот почему небо кроме голубого и синего бывает и желтым и красным!

А сейчас для полного понимания всего вышесказанного несколько слов о том, что из себя представляет атмосфера.

Что такое атмосфера (небесный свод)?

Атмосфера представляет собой смесь молекул газа и других материалов, окружающих Землю. В основном атмосфера состоит из газов азота (78%) и кислорода (21%). Газы и вода (в виде паров, капель и ледяных кристаллов) являются наиболее распространенными составными частями атмосферы. Есть также небольшое количество других газов, а также множество мелких твердых частиц, таких как пыль, сажа, пепел, соль из океанов и тд. Состав атмосферы меняется в зависимости от географического положения, от погоды и многого другого. Где-то может быть больше воды в воздухе после ливня или рядом с океаном, где-то вулканы извергают большое количество частиц пыли высоко в атмосферу.

Атмосфера более плотная в своей нижней части, рядом с Землей. Она с высотой постепенно утончается. Не существует резкого разрыва между атмосферой и пространством. Вот почему мы видим переливы голубого и синего на небе, именно потому, что атмосфера на небе везде разная, имеет различную структуру и свойства.

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.

«Мама, а почему небо голубое, а не красное или желтое?» Многих родителей эта фраза ставит в тупик. Выходит, что мы, взрослые, знакомящие своего малыша с окружающим миром, сами не знаем ответа на столь «сложный вопрос» ? и просто, не зная что ответить своему малышу, переводим тему, или, чтобы сочинить доступное для ребенка объяснение, нам приходится поломать голову. Поэтому давайте разберемся с вами сами почему небо голубое и как в простой форме объяснить это маленькому ребенку.

Свет, состоящий из семи спектральных цветов, проходит через атмосферу. Солнечные фотоны сталкиваются с молекулами газа, которые содержатся в воздухе, что приводит к их рассеиванию. И самое интересное то, что после этого количество частиц, излучающих короткую волну синего цвета, становится в восемь раз больше, чем других. Получается, что на наших глазах солнечный свет на пути к Земле превращается из белого в голубой.

Как же объяснить все это ребенку? Рассказывать про фотоны солнечных лучей, сталкивающиеся с молекулами газа, пока еще рано. Предлагаем несколько версий ответа на этот непростой вопрос.

• Солнечный свет состоит из 7 цветов, соединенных вместе: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. (Рассматриваете картинки со спектром, вспоминаете радугу.) Каждый лучик проходит через толстый слой воздуха высоко над нами, как бы через решето. Все цвета в этот момент разбрызгиваются и именно голубой становится виден больше всех, потому что он самый стойкий.
• Воздух выглядит прозрачным, но на самом деле имеет голубоватый оттенок. До солнышка очень далеко. Когда мы смотрим на небо вверх, мы видим очень толстый слой воздуха, настолько толстый, что мы видим, что он голубой. Можно взять прозрачный целлофан, сложить его много раз и рассмотреть, как он изменил цвет и прозрачность. А потом провести аналогию.
• Окружающий нас воздух состоит из крошечных и постоянно движущихся частичек (газов, пылинок и соринок, паров воды). Таких маленьких, что увидеть их можно только с помощью специальных приспособлений – микроскопов. А солнечный свет соединяет в себе 7 цветов. Луч, проходящий через воздух, сталкивается с крохотными частицами и составляющие его оттенки разъединяются. А так как сине-голубой преобладает в цветовой гамме, его мы и видим. Тут надо показать ребенку спектр.
• А можно совсем просто – солнце раскрашивает воздух голубым цветом.

Если ребенок совсем маленький и про спектры рассказывать еще рано? , то можно просто что нибудь придумать? (варианты с форумов)

koшeчка Ну, например вот так: живет на свете такой волшебник, у которого есть кисть с красивыми голубыми красками, он просыпается, и чтобы деткам было светло и радостно, он достает голубую краску и рисует ею небо, краска тоже волшебная-не проливается и сразу засыхает? , но когда он расстроен, то небо не голубое, а темно-синее и краска не сохнет, а идет дождик, а у волшебника есть сестра-фея, и вот когда она видит, что детки устали, то зарисовывает небо в темный цвет и бросает звездочки, чтоб не сильно темно было-и тогда деткам снятся красочные сны?

Владимир Гор На земле много морей и океанов (покажите на карте) и в солнечную погоду вода отражается на небе и небо становится таким же голубым, как вода в океанах и морях, также как это происходит в зеркале,(покажите в зеркале, что либо голубого цвета). Ребенку этого будет достаточно, чтобы удовлетворить его любопытство.

Chena Летела фея, в корзинке у неё были краски, пузырек с голубой краской упал и краска разлилась, поэтому небо голубое. А вообще, всё зависит от возраста малыша…

Очень важно вовлекать вашего малыша в дискуссию. Иногда предлагайте своему почемучке сначала самому подумать над ответом на вопрос. Попробуйте намекнуть, подтолкнуть его к выводам. А потом обсудить и обобщить информацию. Крохе необходимо ваше внимание, признание его интересов и уважение к первым попыткам познать мир. Таким образом вы поможете сформироваться открытой и любознательной личности вашего ребенка.

Читаем также: как объяснить ребенку откуда берутся дети

Солнце, которое обогревает и освещает нашу Землю, благодаря которому мир раскрашивается разными цветами, излучает чисто белый свет. Но, когда мы смотрим на небосклон, видим синие и голубые цвета. Почему не белый, раз цвет солнечных лучей изначально такой, а воздух прозрачный?

Почему мы видим небо голубого цвета?

Белый цвет состоит из семи цветов радуги. То есть белый – это смесь красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Атмосфера Земли состоит из смеси газов. Солнечные лучи, достигая Земли, встречаются с молекулами газа. Здесь происходит отражение лучей и разложение их на семь цветов спектра. Лучи красного спектра (сюда относятся: красный, оранжевый, желтый) длиннее, они, в большинстве своем, проходят напрямую к земле, не задерживаясь в атмосфере. Лучи синего спектра (зеленый, голубой, синий, фиолетовый) являются коротковолновыми. Они-то и отскакивают от молекул воздуха в разные стороны (рассеиваются) и наполняют собой верхние слои атмосферы. Поэтому весь небосклон пронизан голубым светом, распространяющимся в разные стороны.

Стоит уточнить, почему мы не видим небо зеленым, а видим именно голубым. Это происходит, потому что цвета синего спектра перемешиваются между собой и в результате получается голубое небо. Кроме того, человеческий глаз лучше воспринимает голубой цвет, чем, например, фиолетовый. Тогда еще один интересный момент – почему небо голубое, а закат красный. Дело в том, что днем солнечные лучи направлены перпендикулярно к поверхности Земли, а во время заката и восхода – под углом. При таком положении лучей относительно Земли, им приходится двигаться в атмосфере на большие расстояния, поэтому волны короткого спектра уходят в стороны и становятся не видны, а волны длинного спектра частично рассеиваются по небосклону. Поэтому мы видим закат и восход в красных-оранжевых тонах.

Как объяснить ребенку, почему небо голубое?

Теперь, когда мы сами разобрались с цветом небосклона, давайте подумаем, как сделать доступным для детей объяснение вопроса, почему небо голубое. Например, можно так: солнечные лучи, достигая атмосферы Земли, встречаются с молекулами воздуха. Здесь происходит разложение солнечного луча на цветные световые волны. В результате красный, оранжевый, желтый свет продолжает движение к Земле, а цвета синего спектра задерживаются в верхних слоях атмосферы и распределяются по небосклону, окрашивая его в голубой цвет.

Зная своих детей и уровень их знаний о нашей планете, вы сможете сами понять, как проще объяснить своему ребенку, почему небо голубое.

Астрономия для детей > Ответы на частые вопросы > Почему небо синее

Расскажем о том, Почему небо синее на доступном для детей языке. Данная информация будет полезна детям и их родителям.

Когда дети смотрят на небо, то видят бесконечную синеву. Многие даже проводят весь день на траве, наблюдая за облаками. Пришло время объяснить детям , почему же небо все-таки синее.

Чтобы дать полное объяснение для детей , родители должны рассмотреть причины, которые могут привести к такому явлению. Но это может быть сложно. В школе вы слышали о существовании атмосферы. Это смесь молекул (различные газы), окружающие планету. В зависимости от расположения вашей страны и города, в атмосфере может быть больше воды (возле океана) или пыли (если рядом есть вулкан или пустыня).

Дальше для самых маленьких необходимо объяснить понятие световых волн. Свет – это энергия, передающаяся в волнах. Каждый тип определяет свою волну, колеблющуюся в магнитных и энергетических полях. Свет делится на очень много типов, которые могут иметь более длинную (или короткую) длину. Дети должны запомнить, что свет входит в большую группу – «электромагнитные поля». Видимый (который мы наблюдаем своими глазами) – его часть. Он состоит из целого потока цветов, а именно всего спектра радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.

Свет движется по прямой линии, которую называют «скоростью света». Он путешествует, пока не наталкивается на препятствие в виде пылинки или капли воды. Дальше все зависит от размера длины волны и объекта. Пыль и вода больше длины волны, поэтому свет отскакивает – «отражение». Он распространяется в различных направлениях, но остается белым, потому что продолжает содержать в себе весь радужный спектр. А вот молекулы газа меньше. Поэтому нужно объяснить детям , что это столкновение приводит к иным результатам.

В этом случае, свет не отражается, а поглощается молекулой. Тогда она наполняется и начинает излучать часть цвета. Хотя теперь она все также содержит весь спектр, но выделяет конкретный. Высокочастотный (синий) поглощается быстрее, чем низкочастотный (красный). Этот научный процесс обнаружил и описал в 1870-х годах английский физик лорд Джон Рэлеем. Именно поэтому явление назвали «рэлеевским рассеиванием».

Это и есть та причина, почему мы любуемся синим небом. Когда свет проходит по воздуху, не задействуется красная или желтая часть. А вот синий поглощается и отражается. Особенно четко это заметно, если смотреть на горизонт на расстоянии. Синий цвет тогда кажется светлее.

Существует миллионы вопросов, на которые будучи в детьми, мы не получаем ответа, а повзрослев просто стесняемся спросить. Одним из таких

И все бы ничего, и без этих знаний можно прожить, но когда ребенок начинает задавать такие каверзные вопросы своим родителям - им часто становится стыдно, и они начинают менять тему. Далее ребенок вырастает не зная ответа, у него появляются свои дети и все снова повторяется. Давайте же разорвем этот «порочный круг» и разберемся в причинах почему небо синее. Рассмотрим вопрос со всех возможных точек зрения.

Явление голубого неба с точки зрения физики

Давайте сразу разберемся, небо голубое потому что атмосфера земли рассеивает свет солнца. Все исследования, проводимые последние 200-300 лет, сводятся именно к этому. Рассмотрим несколько аксиом, которые влияют на явление голубого неба:

1. Белый свет солнца - это сочетание различных цветовых потоков. Белый цвет «отдельно» не существует. Как всем известно есть только 7 цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый), остальные цвета получаются только при их сочетании. Белый цвет получается при сочетании всех семи цветов. Стоит учесть, что имеются ввиду именно цвета, которые мы можем различить глазом.
2. Атмосфера - не пустота, она состоит из многих газов: азот (78%), кислород (21%), углекислый газ, вода в различных ее состояниях (пар, кристаллы льда). Также вокруг нас витает много пыли, элементов различных металлов. Все они искажают белый свет солнца.
3. Воздух, который нас окружает и которым мы дышим, на самом деле непрозрачный. Во всяком случае, в больших объемах. Мы же не в вакууме живем все-таки.

От этих трех фактов и будем отталкиваться далее.

История

Еще в 19-ом веке ученый по имени Джон Тиндалл провел исследования, которые доказали, что мы видим небо синим из-за частиц в атмосфере. У себя в лаборатории он искусственно создал туман с частицами пыли и направил на него яркий белый луч - цвет тумана поменялся на голубоватый. Спустя 30 лет, в 1899 году ученый-физик Рэлей опроверг исследования своего предшественника и опубликовал доказательства того, что небо голубое именно благодаря молекулам воздуха , а не пыли в нем. Называется данное явление «диффузным излучением неба» подробно об этом можно прочесть в «Википедии».

Ответ на вопрос почему небо голубое

Что такое свет? Свет - это поток фотонов, некоторые мы можем уловить глазом, а некоторые нет. Так, например, стандартный спектр цветов мы видим, а ультрафиолетовый, который также излучает солнце - нет. Какой цвет в итоге мы увидим зависит от «длины волны» этого потока. От этой длины волны и зависит какой цвет получится.

Так вот. Мы определили, что солнце посылает нам кванты с длиной волны, которая соответствует белому цвету, но как он проходя через атмосферу превращается в голубой цвет? Рассмотрим на примере радуги. Радуга - является прямым примером преломления света и разделения его на спектр. Создать свою радугу можно с помощью стеклянной призмы в домашних условиях. Разложение цвета на спектр называется дисперсией.

Так вот, наше небо выполняет функцию призмы. Большая часть белого света, проходя через молекулы газа в атмосфере, меняют длину своей волны. В итоге «выходя» из молекул фотоны имеют уже другой цвет. Этот цвет может быть как фиолетовый, красный, так и голубой и синий.

Почему мы видим именно голубой цвет, а не красный

Какой цвет мы в итоге увидим при прохождении света от солнца к земле зависит от того какие фотоны преобладают. Так например, при проходе света через атмосферу, количество квантов синего цвета в 8 раз больше чем красного, а фиолетового в 16 раз! Это связано с той самой различной длинной волны, так фиолетовый и синий сильно рассеиваются, а красный и желтый рассеиваются значительно хуже. Исходя из этой теории небо должно быть фиолетового цвета, но это не так. Это происходит из-за того, что фиолетовый гораздо хуже воспринимается глазом человека в отличии от синего. Вот поэтому небо голубого цвета .

Видео о том почему небо голубое:

Почему небо голубое днем, а закат красный

Все, опять-таки, связано с дисперсией цвета. Угол падения солнечного белого света становится меньше, и свет проходит большее количество молекул воздуха, увеличивается длина волны света. Такого количества достаточно для рассеивания до красного цвета.

Ответ на вопрос для детей

Если вопрос про голубое небо вам задал ребенок, вы конечно же не будете рассказывать ему про дисперсию, спектры и фотоны. Достаточно привести цитату из детской книги «100 детских «Почему» Яценко Татьяны:

Обычно мы рисуем солнечные лучи жёлтыми. А на самом деле свет солнца - белый и состоит из семи цветов. Это цвета радуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Воздух пропускает не все цвета, только голубой, синий и фиолетовый. Они и раскрашивают небо.

Этого будет достаточно. У нас на сайте вы также можете скачать презентацию на тему: «Почему небо голубое» по ссылке: prezentaciya-pochemu-nebo-goluboe Она может пригодится на занятиях в школе.

Наверняка каждый человек хотя бы однажды задумывался о том, почему небо голубое, а не зелёное или, к примеру, оранжевое. Казалось бы, такой простой вопрос! Но как найти на него ответ? Как объяснить детям, почему небо голубого цвета? Давайте разбираться! Ведь физики давно предложили нам несколько версий. Что примечательно, до сих пор ведутся научные споры по этой теме. Так что и каждый из нас может трактовать ответ по-своему.

Почему небо голубое – самые популярные ответы

Итак, почему небо имеет голубой цвет или, по крайней мере, кажется таким? Чтобы дать правильный ответ на этот, казалось бы, простой вопрос для детей, необходимо погрузиться в мир физики. Тогда это явление окажется вполне понятным. Ведь ещё в школе на уроках природоведения ученикам рассказывалось о том, почему мы видим небо голубым. Всё дело заключается в том, что таким образом между собой взаимодействуют солнечный свет и озоновый слой. Однако здесь не всё так однозначно, как кажется на первый взгляд. Существует несколько теорий, объясняющих механизм этого взаимодействия. Давайте с ними познакомимся!

Теория №1

Наиболее простая и доступная для понимания теория, которая позволяет объяснить почему небо имеет голубой цвет, и помогает дать ответ детям, касается очень простого явления. Дело заключается в том, что воздух рассеивает свет по различным спектрам. В результате возникает голубое свечение, а короткая световая волна делает это рассеивание более интенсивным.

На заметку! Кстати, именно этим фактом можно объяснить и то, что на закате цвет неба становится другим. Просто угол падения солнечных лучей изменяется.

Если говорить простыми словами и давать короткий ответ, то основная причина небесной голубизны – дисперсия, то есть разложение света по спектрам. Чем выше солнце находится над линией горизонта, тем более голубым кажется небо.

Теория №2

Другая теория, которая объясняет нам, почему небо голубое, говорит о том, что это явление связано с рассеиванием различных частиц в атмосфере. Тут речь заходит о механической пыли, обыкновенном паре, пыльце растений, прочих мелких включений. Все вместе они работают как дисперсионная среда. За счёт такого взаимодействия наш глаз улавливает только голубоватый цвет.

Обратите внимание! Эта теория многими учёными отвергнута. Проблема заключается в том, что она не объясняет изменения цвета неба в зимний период или в северных регионах.

Теория №3

Если вы не знаете, как объяснить трёхлетнему ребёнку, почему небо голубое, то познакомьтесь и с этой теорией. Некоторые учёные провели исследование и сделали вывод, что световой поток имеет белый цвет, то есть это сумма всех спектров, которые могут быть разложены на другие цвета (радугу). Он проходит сквозь атмосферу, состоящую из многообразия частиц. Когда через атмосферу проходит солнечный луч, частицы становятся активными и выпускают свои (то есть дополнительные) лучи. В результате свет солнца окрашивается в голубой оттенок. Происходит своеобразная природная люминесценция.

В настоящий момент именно третья теория большинством учёных считается наиболее правильной. Она даёт максимально исчерпывающий ответ на вопрос, почему небо кажется нам голубым. Она раскрывает большую часть факторов. На данный момент в ней не выявлено расхождений и несостыковок. Хотя есть ряд исследователей, утверждающих, что этот вариант не является истинным.

В ясный солнечный день небо над нами выглядит ярко-синим. Вечером закат окрашивает небосвод в красные, розовые и оранжевые цвета. Почему небо имеет голубой цвет? Что делает закат красным?

Для ответа на эти вопросы нужно знать, что такое свет и из чего состоит атмосфера Земли.

Атмосфера

Атмосфера - это смесь газов и других частиц, окружающих землю. В основном атмосфера состоит из газообразных азота (78%) и кислорода (21%). Газ аргон и вода (в виде пара, капель и ледяных кристаллов) следующие по распространённости в атмосфере, их концентрация не превышает соответственно 0,93 % и 0,001%. В атмосфере Земли в небольших количествах содержатся и другие газы, а так же мельчайшие частицы пыли, сажи, пепла, пыльцы и соли, попадающей в атмосферу из океанов.

Состав атмосферы изменяется в небольших пределах в зависимости от места, от погоды и т.д. Концентрация воды в атмосфере увеличивается во время ливневых штормов, а так же вблизи океана. Вулканы способны выбросить огромное количество пепла высоко в атмосферу. Техногенные загрязнения могут так же добавить к обычному составу атмосферы различные газы или пыль и сажу.

Плотность атмосферы на низкой высоте у поверхности Земли является наибольшей, с увеличением высоты она плавно уменьшается. Между атмосферой и космосом отсутствует какая-либо ярко выраженная граница.

Световые волны

Свет является разновидностью энергии, перенос которой осуществляется с помощью волн. Кроме света, с помощью волн осуществляется перенос других видов энергий, например, звуковая волна является колебаниями воздуха. Световая волна является колебаниями электрических и магнитных полей, этот диапазон называется электромагнитным спектром.

Электромагнитные волны распространяются через безвоздушное пространство со скоростью 299,792 км/с. Скорость распространения этих волн называется скоростью света.

Энергия излучения зависит от длины волны и её частоты. Длина волны - это расстояние между двумя ближайшими вершинами (или впадинами) волны. Частота волны - это число колебаний волны за секунду. Чем длиннее волна, тем ниже её частота, и тем меньше энергии она несёт.

Цвета видимого света

Видимый свет является частью электромагнитного спектра, который может быть виден нашими глазами. Свет, испускаемый Солнцем или лампой накаливания может иметь белый цвет, но на самом деле он является смесью различных цветов. Можно увидеть различные цвета видимого спектра света, разложив его на составляющие с помощью призмы. Этот спектр так же можно наблюдать на небе в виде радуги, возникающей из-за преломления света Солнца в капельках воды, действующих как одна гигантская призма.

Цвета спектра смешиваются, непрерывно переходят один в другой. На одном конце спектр имеет красный или оранжевый цвета. Эти цвета плавно переходят в жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый цвета. Цвета имеют различные длины волн, разные частоты и различаются по энергиям.

Распространение света в воздухе

Свет распространяется через пространство по прямой до тех пор, пока на его пути нет препятствий. При входе световой волны в атмосферу свет продолжает распространяться прямолинейно до тех пор, пока на его пути не окажется пыль или молекулы газа. В этом случае то, что произойдёт со светом будет зависеть от его длины волны и размера частиц, оказавшихся на его пути.

Частицы пыли и капли воды имеют размеры гораздо больше, чем длина волны видимого света. Свет отражается в различных направлениях при столкновениях с этими крупными частицами. Различные цвета видимого света одинаково отражаются этими частицами. Отражённый свет кажется белым, так как он всё ещё содержит те же самые цвета, которые были в нём до отражения.

Молекулы газов имеют меньшие размеры, чем длина волны видимого света. Если световая волна сталкивается с ними, то результат столкновения может быть различным. Когда свет сталкивается с молекулой какого-либо газа, то часть его поглощается. Чуть позже молекула начинает излучать свет в различных направлениях. Цвет излучающегося света является тем же самым цветом, который был поглощён. Но цвета различных длин волн поглощаются по-разному. Любые цвета могут поглощаться, но более высокие частоты (голубой цвет) поглощаются гораздо сильнее, чем низкие частоты (красный цвет). Этот процесс называется рассеянием Рэлея, оно названо так в честь британского физика Джона Рэлея, открывшего это явление рассеяния в 1870-х годах.

Почему небо синее?

Небо имеет голубой цвет из-за рассеяния Рэлея. По мере продвижения света через атмосферу большая часть длинных волн оптического спектра проходит без изменений. Только незначительная часть красного, оранжевого и жёлтого цветов взаимодействует с воздухом.

Однако многие более короткие волны света поглощаются молекулами газов. После поглощения голубой цвет излучается во всех направлениях. Он рассеивается повсюду на небе. В каком бы направлении не посмотреть, часть из этого рассеянного синего света достигает наблюдателя. Так как синий свет виден повсюду над головой, то и небо выглядит голубым.

Если посмотреть в сторону горизонта, то небо будет иметь более бледный оттенок. Это является результатом того, что свет проходит большее расстояние в атмосфере до наблюдателя. Рассеянный свет снова рассеивается атмосферой, и меньше голубого цвета достигает глаз наблюдателя. Поэтому цвет неба у горизонта кажется бледнее или даже кажется совсем белым.

Чёрное небо и белое солнце

С Земли Солнце кажется жёлтым. Если бы мы находились в космосе или на Луне, то Солнце казалось бы нам белым. В космосе нет атмосферы, которая рассеивает солнечный свет. На Земле часть коротких волн солнечного света (голубой и фиолетовый цвета) поглощаются рассеянием. Оставшаяся часть спектра выглядят жёлтым цветом.

Кроме того, в космосе небо выглядит тёмным или чёрным вместо голубого. Это результат отсутствия атмосферы, следовательно свет никак не рассеивается.

Почему закат красный?

Когда Солнце клонится к закату, то солнечному свету приходится проходить большее расстояние в атмосфере, что бы достичь наблюдателя, соответственно больше солнечного света отражается и рассеивается атмосферой. Так как меньше прямого света достигает наблюдателя, то Солнце кажется менее ярким. Цвет Солнца так же кажется другим, он имеет диапазон цветов от оранжевого до красного. Это происходит из-за того, что рассеивается ещё больше коротковолновых цветов, голубого и зелёного. Остаются только длинноволновые составляющие оптического спектра, которые и достигают глаз наблюдателя.

Небо вокруг заходящего солнца может быть окрашено в разные цвета. Наиболее красивым небо бывает тогда, когда воздух содержит множество маленьких частиц пыли или воды. Эти частицы отражают свет во всех направлениях. В этом случае происходит рассеяние более коротких световых волн. Наблюдатель видит световые лучи более длинных волн, и поэтому небо кажется красным, розовым или оранжевым.

Более подробно об атмосфере

Что такое атмосфера?

Атмосфера - это смесь газов и других веществ, которые окружают Землю, в виде тонкой, в основном прозрачной оболочки. Атмосфера удерживается на месте благодаря притяжению Земли. Основными компонентами атмосферы являются азот (78,09%), кислород (20,95%), аргон (0,93%) и диоксид углерода (0.03%). Так же в атмосфере содержатся в небольших количествах вода (в разных местах её концентрация колеблется от 0% до 4%), твёрдые частицы, газы неон, гелий, метан, водород, криптон, озон и ксенон. Наука, которая изучает атмосферу, называется метеорологией.

Жизнь на Земле была бы невозможна без наличия атмосферы, которая поставляет кислород, необходимый нам для дыхания. Кроме того, атмосфера выполняет и другую важную функцию - она выравнивает температуру по всей планете. Если бы атмосферы не было, то в одних местах планеты могла бы быть испепеляющая жара, а в других местах сильнейший холод, диапазон температур мог бы колебаться от -170°C ночью до +120°C днём. Так же атмосфера защищает нас от вредного излучения Солнца и космоса, поглощая и рассеивая его.

От всего количества энергии Солнца, достигающей Земли, примерно 30% отражается облаками и земной поверхностью обратно в космос. Атмосфера поглощает примерно 19% излучения Солнца, и только 51% поглощается поверхностью Земли.

Воздух имеет вес, хотя мы и не сознаём этого, и не ощущаем давления воздушного столба. На уровне моря это давление имеет величину одну атмосферу, или 760 мм ртутного столба (1013 миллибар или 101,3 кПа). С увеличением высоты атмосферное давление быстро снижается. Давление падает в 10 раз при увеличении высоты на каждые 16 км. Это означает, что при давлении 1 атмосфера на уровне моря, на высоте 16 км давление будет равно 0,1 атм, а на высоте 32 км - 0,01 атм.

Плотность атмосферы в самых низших её слоях составляет 1,2 кг/м 3 . В каждом кубическом сантиметре воздуха содержится примерно 2,7*10 19 молекул. На уровне земли каждая молекула движется со скоростью около 1600 км/час, при этом частота столкновения с другими молекулами составляет 5 миллиардов раз в секунду.

Плотность воздуха также быстро падает с ростом высоты. На высоте 3 км плотность воздуха уменьшается на 30%. Люди, живущие вблизи уровня моря при поднятии на такую высоту испытывают временные проблемы с дыханием. Наибольшая высота, на которой постоянно проживают люди, составляет 4 км.

Строение атмосферы

Атмосфера состоит из разных слоёв, разделение на эти слои происходит по их температуре, молекулярному составу и электрическим свойствам. Эти слои не имеют ярко выраженных границ, они сезонно изменяются, и кроме того их параметры меняются на разных широтах.

Разделение атмосферы на слои в зависимости от их молекулярного состава

Гомосфера

• Нижние 100 км, включая Тропосферу, Стратосферу и Мезопаузу.
• Составляет 99% массы атмосферы.
• Молекулы не разделяются по молекулярному весу.
• Состав достаточно однороден, за исключением некоторых небольших локальных аномалий. Однородность поддерживается постоянным смешиванием, турбуленцией и турбулентной диффузией.
• Вода является одним из двух компонентов, распределённых неравномерно. Когда водяной пар поднимается вверх, он охлаждается и конденсируется, возвращаясь затем на землю в виде осадков - снега и дождя. Стратосфера сама по себе очень сухая.
• Озон является другой молекулой, распределение которой неравномерно. (Об озоновом слое в стратосфере читайте ниже.)

Гетеросфера

• Простирается выше гомосфераы, включает в себя Термосферу и Экзосферу.
• Разделение молекул этого слоя основано на их молекулярных массах. Более тяжёлые молекулы, такие как азот и кислород, концентрируются в нижней части слоя. Более лёгкие, гелий и водород, преобладают в верхней части гетеросферы.

Разделение атмосферы на слои в зависимости от их электрических свойств.

Нейтральная атмосфера

• Ниже 100 км.

Ионосфера

• Примерно выше 100 км.
• Содержит электрически заряженные частицы (ионы), возникающие при поглощении ультрафиолетового света
• Степень ионизации изменяется с высотой.
• Различные слои отражают длинные и короткие радиоволны. Это позволяет радиосигналам, распространяющимся по прямой, огибать сферическую поверхность земли.
• В этих атмосферных слоях происходят полярные сияния.
• Магнитосфера является верхней частью ионосферы, простирающейся примерно до высоты 70000 км, эта высота зависит от интенсивности солнечного ветра. Магнитосфера защищает нас от заряженных частиц высоких энергий солнечного ветра, удерживая их в магнитном поле Земли.

Разделение атмосферы на слои в зависимости от их температур

Высота верхней границы тропосферы зависит от сезонов и широты. Она простирается от земной поверхности до высоты примерно 16 км у экватора, и до высоты 9 км на Северном и Южном полюсах.

• Префикс "тропо" означает изменения. Изменение параметров тропосферы происходит из-за погодных условий - например, из-за перемещения атмосферных фронтов.
• С увеличением высоты температура падает. Тёплый воздух поднимается вверх, затем охлаждается и спускается обратно на Землю. Этот процесс называется конвекцией, он возникает в следствии движения воздушных масс. Ветры в этом слое дуют преимущественно вертикально.
• Этот слой содержит больше молекул, чем все другие слои, вместе взятые.

Стратосфера - простирается примерно от высоты 11 км до 50 км.

• Имеет очень тонкий слой воздуха.
• Префикс "страто" относится к слоям или разделению на слои.
• Нижняя часть Стратосферы довольно спокойная. Реактивные самолёты часто летают в нижней части Стратосферы для того, что бы обойти плохую погоду в Тропосфере.
• В верхней части Стратосферы дуют сильные ветры, известные как высотные струйные течения. Они дуют горизонтально со скоростями до 480 км/час.
• Стратосфера содержит "озоновый слой", расположенный на высоте примерно 12 до 50 км (в зависимости от широты). Хотя концентрация озона в этом слое всего 8 мл/м 3 , он очень эффективно поглощает вредные ультрафиолетовые лучи солнца, тем самым защищая жизнь на земле. Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода. Молекулы кислорода, которыми мы дышим, содержат два атома кислорода.
• Стратосфера очень холодная, её температура составляет примерно -55°C в нижней части и возрастает с высотой. Увеличение температуры связано с поглощением ультрафиолетовых лучей кислородом и озоном.

Мезосфера - простирается до высот примерно 100 км.

• С увеличением высоты температура быстро растёт.

Термосфера - простирается до высот примерно 400 км.

• С увеличением высоты температура быстро возрастает из-за поглощения очень коротковолнового ультрафиолетового излучения.
• Метеоры, или "падающие звёзды", начинают сгорать на высотах примерно 110-130 км над поверхностью Земли.

Экзосфера - простирается на сотни километров за Термосферу, постепенно переходя в космическое пространство.

• Плотность воздуха здесь так низка, что применение понятия температуры теряет всякий смысл.
• При столкновении друг с другом молекулы часто улетают в космос.

Почему цвет неба голубой?

Видимый свет является разновидностью энергии, способной перемещаться через пространство. Свет от Солнца или лампы накаливания кажется белым, хотя в действительности он является смесью всех цветов. Основные цвета, из которых сложен белый цвет это красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Эти цвета непрерывно переходят один в другой, поэтому кроме основных цветов имеется ещё огромное количество всевозможных оттенков. Все эти цвета и оттенки можно наблюдать на небе в виде радуги, возникающей в области повышенной влажности.

Воздух, заполняющий всё небо, является смесью мельчайших молекул газа и небольших твёрдых частиц, таких как пыль.

По мере того, как солнечный свет проходит сквозь воздух, он натыкается на молекулы и пыль. Когда свет сталкивается с молекулами газа, то может произойти отражение света в различных направлениях. Некоторые цвета, например, красный и оранжевый, напрямую достигают наблюдателя, непосредственно проходя через воздух. Но большая часть синего света переотражается от молекул воздуха во всех направлениях. Таким образом происходит рассеивание синего света по всему небу и оно кажется голубым.

Когда мы смотрим вверх, то некоторая часть этого голубого свет достигает наших глаза ото всех концов неба. Так как повсюду над головой нам виден синий цвет, то небо выглядит голубым.

В космическом пространстве отсутствует воздух. Так как там нет препятствий, от которых свет мог бы отражаться, то свет распространяется напрямую. Лучи света не рассеиваются, и "небо" выглядит тёмным и чёрным.

Эксперименты со светом

Первый эксперимент - разложение света в спектр

Для проведения этого эксперимента понадобится:

• небольшое зеркало, кусок белой бумаги или картона, вода;
• большой мелкий сосуд типы кюветы или миски, или пластиковая коробка из-под мороженого;
• солнечная погода и окно, выходящее на солнечную сторону.

Как проводить эксперимент:

1. Наполните кювету или миску на 2/3 водой, и поставьте на пол или на стол так, что бы прямой солнечный свет достигал воды. Наличие прямого солнечного света является обязательным для правильного проведения эксперимента.
2. Установите зеркало под водой так, что бы на него попадали солнечные лучи. Держите над зеркалом кусок бумаги так, что бы отражённые зеркалом лучи солнца попадали на бумагу, если необходимо, отрегулируйте их взаимное положение. Наблюдайте цветной спектр на бумаге.

Что происходит: вода и зеркало действуют как призма, разлагая свет на цветовые составляющие спектра. Это происходит потому, что лучи света, проходя из одной среды (воздуха) в другую (воду) изменяют свою скорость и направление. Это явление называется рефракцией. Различные цвета преломляются по-разному, фиолетовые лучи сильнее тормозятся и сильнее изменяют своё направление. Красные лучи замедляются и меняют своё направление в меньшей степени. Свет разделяется на составляющие цвета, и мы можем видеть спектр.

Второй эксперимент - моделирование неба в стеклянной банке

Материалы, необходимые для проведения эксперимента:

• прозрачный высокий стакан или прозрачная пластиковая либо стеклянная банка;
• вода, молоко, чайная ложка, фонарик;
• тёмная комната;

Проведение эксперимента:

1. Наполнить стакан или банку на 2/3 водой, примерно 300-400 мл.
2. В воду добавить от 0,5 до одной ложки молока, смесь взболтать.
3. Взяв стакан и фонарик, перейти в тёмную комнату.
4. Держите фонарик над стаканом с водой и направьте луч света на поверхность воды, посмотрите на стакан со стороны. При этом вода будет иметь синеватый оттенок. Теперь направьте фонарик на стакан сбоку, и посмотрите на луч света с другой стороны стакана, так что бы свет прошёл через воду. При этом у воды появится красноватый оттенок. Поместите фонарик под стакан и направьте луч света вверх, при этом смотря на воду сверху. При этом красноватый оттенок у воды будет выглядеть более насыщенным.

Что в этом эксперименте происходит: мелкие частицы молока, взвешенные в воде, рассеивают свет, идущий от фонарика точно так же, как частицы и молекулы в воздухе рассеивают солнечный свет. Когда стакан освещается сверху, то вода кажется голубоватой из-за того, что голубой цвет рассеивается во все стороны. Когда вы смотрите через воду непосредственно на свет, то свет фонаря кажется красным, так как часть синих лучей была удалена из-за рассеяния света.

Третий эксперимент - смешивание цветов

Вам понадобится:

• карандаш, ножницы, белый картон или кусок ватмана;
• цветные карандаши или фломастеры, линейка;
• кружка или большая чашка с диаметром в верхней части 7...10 см или штангенциркуль.
• бумажный стакан.

Как проводить эксперимент:

1. Если нет штангенциркуля, то используйте кружку в качестве шаблона для рисования окружности на куске картона, вырежьте эту окружность. С помощью линейки разделите окружность на 7 приблизительно равных секторов.
2. Раскрасьте эти семь секторов в цвета основные спектра - красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Старайтесь раскрасить диск как можно аккуратнее и равномернее.
3. Проделайте отверстие в середине диска и насадите диск на карандаш.
4. Проделайте отверстие в днище бумажного стаканчика, диаметр отверстия должен быть чуть больше диаметра карандаша. Переверните стаканчик вверх дном и вставьте в него карандаш с насаженным диском так, что бы грифель карандаша опирался на стол, отрегулируйте положение диска на карандаше так, что бы диск не касался дна стаканчика и находился над ним на высоте 0,5..1,5 см.
5. Быстро раскрутите карандаш и смотрите на вращающийся диск, обратите внимание на его цвет. При необходимости проведите регулировку диска и карандаша так, что бы они могли легко вращаться.

Объяснение увиденного явления: цвета, которыми раскрашены секторы на диске, являются основными составляющими цветами белого света. Когда диск вращается достаточно быстро, то кажется, что цвета сливаются, и диск выглядит белым. Попробуйте поэкспериментировать с другими комбинациями цветов.