Niebo w ciągu dnia jest błękitne, bo... Jak wytłumaczyć dziecku, dlaczego niebo jest niebieskie. Dlaczego niebo w ciągu dnia jest niebieskie, a zachód słońca czerwony?

Ludzie zawsze zastanawiali się, dlaczego niebo jest niebieskie. Nasi słowiańscy przodkowie wierzyli, że ziemia jest okrągła i zbiega się z niebem na jej krawędziach. Sama Ziemia jest otoczona bezkresnym oceanem. Niebo jest wielką sklepioną kopułą, która pokrywa całą ziemię. Słowianie wierzyli, że niebo jest bardzo solidne i stworzył je Bóg, aby zamieszkiwały tam dusze ludzi i aniołów. Grecy w starożytności wierzyli, że niebo jest zrobione z kryształu, który się mieni i dlatego jest niebieski.

Niebo to powietrze, którym oddychamy. Kolor i wygląd nieba, które widzimy z ziemi, zależy od pory dnia, pogody i pory roku. Chmury, gwiazdy przy dobrej pogodzie i księżyc są często widoczne na niebie. Ziemskie niebo można pomalować na różne kolory w zależności od pogody, różniące się od nieba widzianego z samolotu, zwłaszcza gdy pada deszcz. Niebo może mieć różne kolory i odcienie, ponieważ sieć ledwo widocznych kropel wody i mikrocząstek pyłu zawsze unosi się nad ziemią. Jest to aerozol atmosferyczny, który bierze udział w rozpraszaniu wiązki światła i wpływa na kolor nieba, które widzimy z ziemi.

Przez cały czas snuto przypuszczenia, dlaczego niebo jest niebieskie. W czasach Goethego ludzie wierzyli, że niebo stało się niebieskie w wyniku zmieszania się światła i ciemności. W XVI wieku Leonardo da Vinci zapewniał wszystkich, że niebo przybiera błękitny odcień na tle reszty ciemnej przestrzeni. Już w XVIII wieku wysunięto teorię, że składniki powietrza malują niebo na ten kolor. Naukowcy wierzyli, że powietrze zawiera duże ilości zanieczyszczeń, gazów i pyłów, natomiast czyste powietrze będzie czarne. Po tych założeniach powstało wiele sporów i domysłów, ale tylko jedna osoba miała rację, angielski fizyk Rayleigh.

Na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, odpowiada prawo fizyki. Angielski naukowiec Rayleigh rozwiał wszelkie domysły w XIX wieku. Zgodnie z tą teorią światło jest rozpraszane przez cząsteczki powietrza. Rayleigh udowodnił, że kolor naszego nieba zależy od długości fali światła. Co więcej, intensywność rozpraszania kolorowych promieni tworzących światło słoneczne nie jest taka sama. Długość fali czerwonych promieni słonecznych jest dłuższa niż fal fioletowych, więc pojawi się więcej promieni fioletowych niż czerwonych. Po rozproszeniu promienie mieszają się ze sobą, a niebo staje się niebieskie.

Dla wielu nie jest jasne, dlaczego niebo jest niebieskie, ponieważ atmosfera składa się z powietrza, a powietrze jest całkowicie przezroczyste i bezbarwne. W ciągu dnia, gdy świeci słońce, niebo staje się błękitne, a nocą staje się przezroczyste. Rzecz w tym, że promienie słoneczne zabarwiają powietrze wysoko nad naszymi głowami. Słońce wysyła promienie na powierzchnię ziemi, które przechodzą przez grubą warstwę powietrza otaczającą naszą planetę. Promień słońca jest wielobarwny i składa się ze wszystkich kolorów tęczy. Gdy promień światła słonecznego przechodzi przez grubą warstwę atmosfery, cząsteczki powietrza rozpraszają się i rozpylają wszystkie kolory widma słonecznego, przede wszystkim niebieski, dzięki czemu niebo staje się niebieskie.

Odpowiedź na pytanie, dlaczego niebo jest niebieskie, jest dość prosta. Światło słoneczne lub światło lampy wydaje nam się białe, ale składa się z siedmiu kolorów, które są każdemu znane. Atmosfera wokół Ziemi wypełniona jest powietrzem składającym się z cząsteczek gazu i pyłu. Promień słońca przechodząc przez przestrzeń powietrzną zderza się z cząsteczkami atmosfery i odbija się w innym kierunku, czyli ulega rozproszeniu. Niektóre kolory, czerwony i pomarańczowy, przechodzą bezpośrednio przez słońce, nie ulegając rozproszeniu. Niebieskie promienie odbijają się i rozpraszają w przestrzeni, dzięki czemu niebo ma niebieski odcień. Kiedy patrzymy w niebo, widzimy niebieskie promienie, które je przenikają.

Dlaczego niebo jest czerwone

Dlaczego niebo jest niebieskie, ale szkarłatne podczas zachodu słońca? Odpowiedź ponownie leży w prawach fizyki: promienie czerwone mają największą długość. Z tego powodu światło czerwone może przenikać przez warstwę atmosfery ziemskiej, nawet gdy światło słoneczne znika za horyzontem. Niebo jest zabarwione na niebiesko tylko przy dobrej pogodzie, ponieważ wszystko jest pokryte chmurami i chmurami. Podczas deszczu lub pochmurnej pogody widmo promieni świetlnych nie może przedostać się przez atmosferę na powierzchnię ziemi. Tylko niewielka liczba promieni świetlnych dociera do powierzchni i jest załamywana przez wodę, która znajduje się na dość dużej wysokości. Woda ta zniekształca promienie świetlne słońca.

Znaki ludowe o kolorze nieba

Nasi przodkowie nauczyli się przewidywać pogodę na podstawie sygnałów płynących z natury. Istnieje wiele ludowych przesądów na temat pogody, które kojarzą się z kolorem nieba. Jeśli podczas zachodu słońca niebo na wschodzie wypełni się szkarłatnym światłem, oznacza to, że wieje silny wiatr. Jeśli niebo na zachodzie jest czerwone, następnego dnia pogoda będzie dobra. O świcie niebo robi się czerwone - będzie ulewny deszcz i wiatr. Jeśli niebo na południowym wschodzie będzie czerwone, będzie padać. Zielony odcień nieba, który prześwituje przez chmury podczas deszczu, wskazuje na jego intensyfikację. Po zachodzie słońca niebo zrobiło się zielone, spodziewane są ulewne deszcze i wiatry, gdyż według starych wierzeń zielone niebo zwiastuje „cholerną pogodę”. Jeśli niebo jest ciemnoszare i wieje wiatr z południa, należy spodziewać się niższych temperatur. Jeśli latem rano zobaczysz czyste i czyste niebo, za kilka godzin należy spodziewać się chmur deszczowych. Jeśli jednak na niebie widoczne będą małe chmury, pogoda będzie pogodna i ciepła.

Okazuje się, że niewiele osób zna odpowiedź na to z pozoru „zawsze wiszące w powietrzu” pytanie. Dzieci często o to pytają, ale dorośli nie są gotowi udzielić wyjaśnień. Wiele osób uważa, że ​​to pytanie należy do szeregu pytań, na które w ogóle nie potrafimy odpowiedzieć, np. „gdzie jest koniec wszechświata”. Niektórzy uważają, że jest to kolor mieszaniny azotu i tlenu, gdy tych gazów jest dużo i są one oświetlane przez Słońce. Niektórzy kojarzą kolor nieba z załamaniem światła w warstwach atmosfery. Ci, którzy byli świetnymi uczniami w szkole, powiedzą, że zgodnie z prawem Rayleigha powietrze rozprasza kolor niebieski intensywniej niż wszystkie inne kolory widma, często nie rozumiejąc istoty tego rozpraszania. Nawiasem mówiąc, kwestię koloru nieba fizycy rozwiązali dopiero w XX wieku. Dlatego nie powinniśmy się szczególnie wstydzić.

I choć problem ten nie jest bezpośrednio związany z temperaturą, spróbujmy to rozgryźć. Nie będziemy zagłębiać się w fizykę, ale przypomnimy sobie podstawowe zasady dotyczące światła i powietrza.

Światło słoneczne jest mieszaniną promieniowania wszystkich kolorów tęczy, tj. fale elektromagnetyczne o częstotliwości wibracji takiej, że mogą oddziaływać na siatkówkę ludzkiego oka. Kolor fioletowy odpowiada długości fali promieniowania 380 nm, czerwony - 720 nm. W siatkówce znajdują się czopki odpowiedzialne za postrzeganie kolorów. Istnieją trzy rodzaje stożków: niebieskie (odpowiedzialne za wysokie częstotliwości), zielone (odpowiedzialne za średnie częstotliwości) i czerwone (odpowiedzialne za niskie częstotliwości). Zakresy czułości czopków pokrywają się, ale maksimum występuje dla określonego koloru.

Cząsteczki powietrza w swoim normalnym stanie nie mają ładunku, są neutralne. Składają się jednak z naładowanych cząstek - elektronów i jąder. Pod wpływem pola elektrycznego jądra przesuwają się w jednym kierunku, elektrony w drugim i powstaje dipol z własnym polem elektromagnetycznym. Jeśli dipol wejdzie w zmienne pole elektromagnetyczne, zaczyna oscylować, to znaczy ładunki dodatnie i ujemne przesuwają się tam i z powrotem, a sam dipol zaczyna emitować falę elektromagnetyczną. W naszym przypadku fala elektromagnetyczna pochodząca ze światła słonecznego powoduje, że cząsteczki powietrza zamieniają się w dipole emitujące fale elektromagnetyczne. Co więcej, wskazówki dotyczące badania dipoli mogą być wszelkiego rodzaju. Zgodnie z prawem zachowania energii fala świetlna traci intensywność w swoim pierwotnym kierunku. Jest to główny mechanizm rozpraszania światła w powietrzu. Bardziej trafne byłoby mówienie nawet nie o rozpraszaniu, ale o świeceniu cząsteczek powietrza pod wpływem światła. Patrzymy przez atmosferę i faktycznie widzimy światło słoneczne oraz światło emitowane przez cząsteczki w naszej atmosferze. Dlaczego nie jest biały, ale niebieski?

Faktem jest, że natężenie promieniowania dipolowego jest proporcjonalne do czwartej potęgi częstotliwości promieniowania. Fale o maksymalnej częstotliwości i energii odpowiadającej światłu niebieskiemu emitowane są najintensywniej przez dipole. Czerwone fale świetlne w mniejszym stopniu oddziałują z cząsteczkami powietrza. Te. Przechodząc przez atmosferę, światło białe jest filtrowane przez widmo. Cząsteczki powietrza emitują głównie światło niebieskie, czyli takie, które znacznie silniej pobudza niebieskie i zielone czopki siatkówki niż czerwone.

John Tyndall jako pierwszy zrobił krok w kierunku prawidłowego wyjaśnienia koloru nieba w 1865 roku. Odkrył, że gdy promienie świetlne przechodzą przez ośrodek, w którym zawieszone są drobne cząsteczki zanieczyszczeń, barwa niebieska rozprasza się intensywniej niż czerwona . W efekcie widzimy, że przepuszczane światło zabarwia się na niebiesko. Można to zaobserwować patrząc z boku na wiązkę światła przechodzącą przez wodę lekko zmętnioną mlekiem. Jeśli spojrzymy nie z boku, ale w kierunku wiązki światła, światło przybiera czerwonawy odcień, ponieważ niebieski składnik rozproszył się.

Kilka lat później brytyjski naukowiec Lord Rayleigh zbadał ten efekt bardziej szczegółowo. Pokazał, że intensywność rozpraszania światła przez bardzo małe cząstki jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi długości fali promieniowania. Z tego wynikało, że światło niebieskie jest rozpraszane 10 razy intensywniej niż światło czerwone.

Tindal i Rayleigh uważali, że błękit nieba wynika z obecności w atmosferze małych cząstek pyłu i pary wodnej. Naukowcy później zdali sobie sprawę, że gdyby to była prawda, zaobserwowalibyśmy znacznie więcej różnic w kolorze nieba wraz ze zmianami wilgotności, mgły i zanieczyszczenia powietrza niż obecnie. Problem rozwiązał Einstein, który w 1911 roku wyprowadził wzór opisujący rozpraszanie światła przez cząsteczki. Formuła potwierdziła wszystkie poprzednie eksperymenty. Udowodniono, że to nie pył i para wodna, ale właśnie cząsteczki powietrza rozpraszają światło, ponieważ (jak wspomniano powyżej) pole elektromagnetyczne światła inicjuje w cząsteczkach elektryczne momenty dipolowe.

Dlaczego niebo nie jest fioletowe, ale niebieskie? W końcu fioletowe fale są krótsze niż niebieskie. Pierwszym powodem jest to, że widmo promieniowania słonecznego nie jest jednolite. Jest tam mniej fioletu. Ponadto promienie fioletowe są rozproszone nawet w najwyższych warstwach atmosfery. Drugim powodem jest to, że wrażliwość naszych czopków na kolor fioletowy jest mniejsza niż na kolor niebieski. Trzecim powodem jest to, że niebieskie światło podrażnia nie tylko niebieskie czopki w siatkówce, ale także lekko czerwone i zielone. Dlatego kolor nieba nie jest blady, ale bogaty w błękit, szczególnie gdy powietrze jest czyste.

Kolor zachodu słońca tłumaczy się także rozpraszaniem światła przez cząsteczki powietrza. Po przebyciu dużej odległości od Słońca stycznie do Ziemi wiązka traci wszystkie swoje niebieskie odcienie. Do oka docierają tylko żółte i czerwone odcienie. W pobliżu morza zachód słońca może być nawet pomarańczowy dzięki cząsteczkom soli w powietrzu odpowiedzialnym za rozpraszanie Tindal.

Należy pamiętać, że skład atmosfery, tj. obecność azotu i tlenu, kolor nieba jest praktycznie niezależny. Jeśli planeta ma przezroczystą atmosferę o wystarczającej grubości i gęstości, oświetlona przez źródło światła, którego widmo jest białe, podobnie jak Słońce, wówczas niebo będzie niebieskie.

Jak zatem wytłumaczyć, że zdjęcia ze statku kosmicznego, który wylądował na Marsie, pokazują, że tamtejsze niebo jest różowe i czerwone? Dzieje się tak dlatego, że atmosfera Marsa jest bardzo rzadka i zanieczyszczona pyłem. Rozpraszanie światła słonecznego nie zachodzi na cząsteczkach, ale głównie na zawieszonych zanieczyszczeniach pyłowych. Wiele cząstek pyłu ma większą długość fali niż światło i składa się z tlenku żelaza, który ma kolor czerwony.

Teraz już wiesz, że odpowiedź na pytanie „dlaczego niebo jest niebieskie” nie jest zbyt prosta. Rozumiemy, ale co powiedzieć dzieciom? Jest prawdopodobne, że nasza piękna atmosfera składa się z powietrza, które świeci na niebiesko, gdy ogrzewa je Słońce. Ponieważ niebieski jest najsilniejszym ze wszystkich kolorów tęczy.

Mówiąc prościej, niebo jest niebieskie, ponieważ gdy światło ulega rozkładowi, najbardziej rozprasza się fiolet, a najmniej kolor czerwony.

Światło przez pryzmat

Jak wiadomo, białe światło składa się z siedmiu podstawowych kolorów, które zmieniają się wraz ze zmniejszaniem się długości fali światła: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, cyjan, indygo i fioletowy. I na przykład astronauci na orbicie widzą olśniewające białe Słońce na tle czarnego nieba. Tak właśnie powinno być: składniki białego światła docierają do nich w pozbawionej powietrza przestrzeni bez zniekształceń, natomiast do Ziemi docierają przez „filtr” atmosfery.

Jeśli przyjrzymy się bardziej szczegółowo, musimy zrozumieć, co to jest rozproszone promieniowanie nieba- promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni ziemi po rozproszeniu przez cząsteczki lub cząstki stałe w atmosferze. Z całego promieniowania słonecznego rozproszonego w atmosferze około dwie trzecie ostatecznie dociera do Ziemi w postaci promieniowania rozproszonego (jeśli Słońce znajduje się wysoko nad horyzontem, co najmniej 25% padającego promieniowania jest rozproszone).

Główne mechanizmy rozpraszania światła w atmosferze (rozpraszanie Rayleigha, rozpraszanie Mie) mają charakter elastyczny, to znaczy zmienia się kierunek promieniowania bez zmiany długości fali.

Powodem, dla którego niebo wydaje się niebieskie, jest to, że powietrze rozprasza światło o krótkich falach bardziej niż światło o długich falach. Intensywność rozpraszania Rayleigha, spowodowanego fluktuacjami liczby cząsteczek gazów powietrznych w objętościach proporcjonalnych do długości fal światła, jest proporcjonalna do 1/λ 4, λ to długość fali, tj. fioletowa część widma widzialnego jest rozproszona w przybliżeniu 16 razy intensywniej niż czerwień. Ponieważ światło niebieskie ma krótszą długość fali, na końcu widma widzialnego jest bardziej rozpraszane w atmosferze niż światło czerwone. Z tego powodu obszar nieba poza kierunkiem Słońca ma kolor niebieski (ale nie fioletowy, ponieważ widmo słoneczne jest nierówne, a intensywność fioletowego koloru jest w nim mniejsza, a także ze względu na niższą czułość oka na kolor fioletowy i większa wrażliwość na kolor niebieski, co drażni nie tylko osoby wrażliwe na czopki barwne w siatkówce, ale także wrażliwe na promienie czerwone i zielone).

Podczas zachodu i świtu światło wędruje stycznie do powierzchni Ziemi, przez co droga, którą światło pokonuje w atmosferze, staje się znacznie dłuższa niż w ciągu dnia. Z tego powodu większość niebieskiego, a nawet zielonego światła jest rozpraszana przez bezpośrednie światło słoneczne, dlatego bezpośrednie światło słońca, a także oświetlane przez nie chmury i niebo w pobliżu horyzontu mają kolor czerwony.

Prawdopodobnie przy innym składzie atmosfery, na przykład na innych planetach, kolor nieba, w tym o zachodzie słońca, może być inny. Na przykład kolor nieba na Marsie jest czerwonawo-różowy

Rozpraszanie i absorpcja są głównymi przyczynami osłabienia natężenia światła w atmosferze. Rozpraszanie zmienia się w zależności od stosunku średnicy cząstki rozpraszającej do długości fali światła. Gdy stosunek ten jest mniejszy niż 1/10, następuje rozproszenie Rayleigha, w którym współczynnik rozproszenia jest proporcjonalny do 1/λ 4 . Przy dużych wartościach stosunku wielkości cząstek rozpraszających do długości fali prawo rozpraszania zmienia się zgodnie z równaniem Gustave'a Mie; gdy ten stosunek jest większy niż 10, prawa optyki geometrycznej są stosowane z wystarczającą dokładnością do praktyki.

Starożytni Grecy wierzyli: „Niebo jest niebieskie, ponieważ jest zbudowane z najczystszego kryształu górskiego!” Co więcej, kryształ jest wielowarstwowy – dlatego ma niebieską barwę. Jeśli umieścisz przed sobą kawałek zwykłego szkła, będzie ono przezroczyste. Jeśli jednak złożysz kilka sztuk na stos i spróbujesz przez nie przejrzeć, okaże się, że zobaczysz nie to, co tak naprawdę kryje się za całą konstrukcją, ale jakiś niezrozumiały błękit.

Zatem w naszym przypadku niebo to szereg kryształowych kul, które z biżuteryjną precyzją umieszczone są jedna w drugiej. Pośrodku całego tego zestawu sfer znajduje się Ziemia z jej fortecami, tawernami, drogami, szczytami górskimi, świątyniami, miastami i morzami. Na jednej kuli znajduje się jasno płonące Słońce. Na drugiej kuli znajduje się Księżyc. Trzecia kula usiana jest nieskończoną liczbą gwiazd, które co jakiś czas odrywają się od powierzchni kryształu i opadają. Wszystkie inne kule umieszczają na sobie jedną z dużej liczby planet.

Wszystkie te kule obracają się, a każda ma swój własny kierunek i prędkość. Obracają się bez zgrzytania i skrzypienia, a w samym centrum tego niesamowitego układu nasza wyjątkowa i ważna planeta znajduje się w „globalnej” pustce. To musi być wspaniały widok!

Starożytni Grecy szczerze wierzyli w tę teorię wyjaśniającą, dlaczego niebo jest niebieskie. Co jednak dokładnie skłoniło ich do takiego myślenia? W końcu nieba nie można dotknąć, można je tylko kontemplować. Kontempluj i zastanawiaj się, buduj najbardziej niesamowite domysły. Obecnie takie domysły nazywane są zwykle „teorią naukową”, ale starożytni Grecy nie zawracali sobie tym głowy i nazywali je tak - domysłami.

Dlaczego niebo jest niebieskie (według naukowców)?

Współcześni naukowcy byli w stanie znaleźć poprawną odpowiedź i udowodnić, dlaczego niebo jest niebieskie. Fizyka dość długo skrywała tę tajemnicę, a raczej atmosferę naszej planety. Jak powszechnie wiadomo powietrze samo w sobie jest bezbarwnym gazem, jednak gdy wnikają w nie promienie słoneczne, światło zaczyna rozpadać się na 7 podstawowych barw:

Ponieważ w tym procesie kolory niebieski i niebieski mają wyraźną przewagę - dlatego widzimy niebo jako niebiesko-niebieskie.

Najbardziej udanym przykładem tego procesu jest porównanie dnia i nocy. W nocy nie ma promieni słonecznych, ponieważ obecnie Słońce oświetla przeciwną stronę planety. Dzięki brakowi światła widzimy prawdziwy kolor atmosfery, a dokładniej brak jakiegokolwiek koloru, przezroczystość. Przez przezroczyste powietrze mamy okazję zobaczyć inne galaktyki, gwiazdy, płaskowyże, czarną przestrzeń. W chwili, gdy Słońce ponownie zacznie oświetlać naszą stronę planety, niebo stanie się lazurowe. Niebo jest zatem rodzajem niebieskiej kurtyny, za którą w ciągu dnia kryje się przed nami przestrzeń. Dlatego niebo w dzień jest niebieskie, a w nocy przejrzyste, dlatego wydaje nam się czarne.

Dlaczego niebo jest niebieskie tylko przy dobrej pogodzie? Faktem jest, że przy pochmurnej pogodzie całe spektrum promieni świetlnych po prostu nie jest w stanie przedostać się na powierzchnię Ziemi, a te nieliczne promienie, które zdołały do ​​nas dotrzeć, są załamywane przez wodę zawieszoną na bardzo dużych wysokościach. To właśnie ta woda zniekształca fale świetlne.

Teraz jesteś przekonany, że cała przyczyna zmiany kolorów nieba leży w niewzruszonych prawach fizyki.

Patrząc na niebo w pogodny dzień, od dzieciństwa przyzwyczajamy się do jego niebieskiej barwy w ciągu dnia i szkarłatnej o zachodzie i wschodzie słońca. Błękit nieba jest na tyle znajomy naszym oczom, że często nie pojawia się pytanie, dlaczego kolor nieba jest niebieski, a nie np. zielony czy żółty. Rzeczywiście, dlaczego niebo jest niebieskie, skoro głównym źródłem światła dla Ziemi jest Słońce, które świeci na żółto? (Tylko nie spiesz się, aby sprawdzić, jakiego koloru jest Słońce bez ochrony oczu).

Jakiego koloru tak naprawdę jest słońce?

Okazuje się, że światło pochodzące ze Słońca ma różne kolory. W rzeczywistości Słońce świeci światłem niebieskim, zielonym, żółtym i czerwonym. Zostało to odkryte w XVII wieku przez Newtona. Widzimy Słońce jako żółte, ponieważ ono emituje najsilniejszy kolor żółty, a inne kolory możemy dostrzec jedynie przy pomocy specjalnego sprzętu. Żółte światło jest tak intensywne, że człowiek nie jest w stanie odróżnić innych kolorów na jego tle. To jakby próbować dostrzec małą zieloną lub niebieską latarkę na tle ogromnego żółtego reflektora.

W jaki sposób światło dociera do powierzchni Ziemi?

Wyobraź sobie promienie wszystkich kolorów tęczy docierające ze Słońca na Ziemię. W próżni kosmicznej, pomiędzy Słońcem a Ziemią, promienie słoneczne lecą w tym samym kierunku i z tą samą prędkością. Wszystko się jednak zmienia, gdy światło słoneczne dociera do atmosfery ziemskiej. Promienie słoneczne zderzają się z cząsteczkami powietrza (składającego się głównie z tlenu i azotu) i zmieniają swój kierunek – zostają rozproszone. Przyjrzyjmy się procesowi rozpraszania światła. Oto mały „kawałek” światła słonecznego – foton – wlatujący do atmosfery ziemskiej; i natychmiast jakaś cząsteczka powietrza staje mu na drodze. Foton „uderza” w tę cząsteczkę i nieznacznie odchyla się od swojej pierwotnej ścieżki. Po pewnym czasie foton ponownie zderzy się z cząsteczką powietrza i ponownie zmieni kierunek. Zanim taki „podróżnik-tyran” dotrze do naszego oka, będzie miał czas na zderzenie się z miliardami cząsteczek i zmianę kierunku ruchu mniej więcej tyle samo razy. Światło przechodzące przez atmosferę ziemską zmienia swój kierunek tak bardzo, że fotony zaczynają poruszać się we wszystkich kierunkach, nawet w kierunku Słońca. Dlatego w ciągu dnia niebo jest jasne nawet po stronie przeciwnej do Słońca.

Dlaczego niebo jest niebieskie?

Okazuje się, że barwa światła w ogromnym stopniu wpływa na zdolność poszczególnych „kawałków światła” do zmiany kierunku po zderzeniu z cząsteczkami powietrza. Im światło bardziej niebieskie, tym łatwiej zmienia kierunek swojego ruchu, gdy jest rozproszone w atmosferze. Oznacza to, że najlepiej rozprasza się światło niebieskie, a nieco gorzej turkusowe. Zielone i żółte światło zmieniają swój kierunek gorzej niż turkusowe. A już najmniej, przechodząc przez atmosferę, światło czerwone zmienia swój kierunek. Rozprasza się około 10 razy gorzej niż niebieski. Okazuje się zatem, że niebieskie światło pochodzące od Słońca jest rozproszone po całym niebie i wydaje nam się, że niebo staje się niebieskie. Gdyby przyroda była inaczej zbudowana i np. najlepiej rozpraszało się zielone światło, to nasze niebo byłoby zielone.

Dlaczego niebo zmienia kolor na czerwony o zachodzie i wschodzie słońca?

Kiedy Słońce zachodzi lub wschodzi, światło słoneczne musi przejść przez grubszą warstwę powietrza, zanim dotrze do naszego oka. Oznacza to, że fotony uderzające w Ziemię o zachodzie lub wschodzie słońca doświadczą znacznie większej liczby zderzeń z cząsteczkami powietrza niż te uderzające w Ziemię w ciągu dnia. Zwiększona liczba zderzeń powoduje, że nawet czerwone światło zaczyna się rozpraszać, powodując, że niebo w pobliżu Słońca staje się szkarłatne o zachodzie lub wschodzie słońca.

Konstanty Kudinow

Drodzy przyjaciele! Jeśli spodobała Ci się ta historia i chcesz być na bieżąco z nowymi publikacjami o astronautyce i astronomii dla dzieci, subskrybuj aktualności z naszych społeczności