От неба и моря до Земли и других планет. Девять вопросов о цветах в природе

Вероятно, вы и раньше задавались вопросом: почему небо голубое? И слышали неправильные ответы: потому что оно отражает океан; потому что кислород — это газ голубого цвета; потому что солнечный свет имеет голубой оттенок. По правде говоря, небо выглядит голубым по трем простым причинам.

Во-первых, солнечный свет состоит из волн разной длины. Во-вторых, атмосфера Земли состоит из частиц, которые по-разному рассеивают свет разной длины волн. В-третьих, наши глаза интересным образом реагируют на различные цвета.

Из чего состоит солнечный свет?

Весь диапазон светового спектра состоит из видимых лучей, инфракрасных лучей и ультрафиолетовых лучей. Энергия видимого света составляет приблизительно 50% энергии солнечного излучения. Видимый свет — это единственная область электромагнитного спектра, которую можно увидеть невооруженным глазом, в то время как ультрафиолетовые и инфракрасные лучи не воспринимаются человеческим глазом.

Видимый солнечный свет состоит из красного, оранжевого, жёлтого, зеленого, синего и фиолетового цветов.

Фиолетовый свет (как и синий) имеет самую короткую длину волны и, следовательно, самую высокую частоту колебаний в видимом спектре. Поскольку частота прямо пропорциональна энергии, то фиолетовый свет также обладает наибольшей энергией. С другой стороны, красный свет имеет самую длинную длину волны, самую низкую частоту колебаний и наименьшую энергию.

Как свет распространяется на Земле?

Солнечный свет рассеивается во всех направлениях всеми газами и частицами, присутствующими в атмосфере Земли.

Крошечные невидимые частицы, составляющие нашу атмосферу — молекулы азота, кислорода, воды, углекислого газа, а также атомы аргона, — рассеивают свет всех длин волн. Тем не менее они рассеивают свет более коротких волн гораздо эффективнее.

Что такое рэлеевское рассеяние, от которого небо становится синим?

Синий цвет неба объясняется явлением под названием «рэлеевское рассеяние». Оно представляет собой рассеяние света или другого электромагнитного излучения частицами гораздо меньшими, чем длина волны излучения.

Солнечное излучение, достигающее поверхности Земли после рассеяния в атмосфере, называется рассеянным небесным излучением. Волны света наименьшей длины легко рассеиваются, в частности синие световые волны, поэтому мы видим небо голубым.

Почему небо не фиолетовое?

Если фиолетовый цвет имеет самую короткую длину волны и легко рассеивается, почему небо голубое, а не фиолетовое?

Причина заключается в чувствительности наших глаз к свету. Хотя фиолетовый — доминирующий цвет в окружающей нас атмосфере, сетчатка человеческого глаза недостаточно чувствительна к этому цвету, в отличие от синего.

Из атмосферы исходит больше фиолетового света, чем синего, но наши глаза сильнее реагируют на длины волн синего, голубого и зеленого света, чем на фиолетовые. Таким образом, несмотря на то, что фиолетового света много, его недостаточно, чтобы преодолеть сильный синий сигнал, который передает наш мозг.

Но если мы сможем увидеть ультрафиолетовые лучи, небо, вероятно, станет более фиолетовым.

Если бы небо было фиолетового цвета, наши глаза видели бы его скорее пурпурным, но из-за того, что фиолетовый и синий свет накладываются друг на друга, мы видим небо бледно-голубым.

А если бы глаза человека были похожи на глаза собак, мы бы видели голубое небо днём, но не смогли бы увидеть красный, оранжевый и желтый цвета на закате.

В чем секрет оранжевых сумерек?

На закате и восходе угол проникновения солнечного света в атмосферу резко меняется. Большая часть волн синего и зеленого света рассеиваются еще до того, как достигают нижних слоев атмосферы, поэтому мы видим больше оранжевых и красных оттенков в небе.

Отражает ли океан цвет неба?

Многие люди думают, что океан синий, потому что отражает небо, но это не так. На самом деле вода кажется синей, так как ее молекулы поглощают красный свет.

По мере проникновения света вглубь воды волны разной длины последовательно отфильтровываются. Молекулы воды поглощают красный свет, но отражают синий.

По этой причине неглубокие водоемы обычно кажутся менее синими, чем глубокие.

Например, в чашке с водой недостаточно молекул для поглощения фотонов, поэтому свет пронизывает ее насквозь, и мы видим, что вода бесцветная.

Почему Земля из космоса кажется голубой?

Когда мы смотрим на Землю из космоса, она выглядит как голубой шарик из-за преобладания морей и океанов (70,8%) над сушей (29,2%).

Количество водоемов — одна из причин, почему Земля — самая яркая планета Солнечной системы. Водоемы на ее поверхности отражают солнечный свет, делая планету похожей на ярко-голубую жемчужину.

Солнце жёлтое или оранжевое?

Маленькие дети обычно рисуют солнце желтым, оранжевым или даже красным. Культурный фактор также играет в этом определенную роль. Например, американские дети обычно рисуют солнце желтым, а японские дети красным. Но на самом деле солнце белое.

Солнце — это все цвета, смешанные вместе. Нашему глазу они кажутся белыми. Это легко подтверждают фотографии Солнца, сделанные в космосе.

На других планетах небо тоже кажется голубым?

Цвет неба на планете зависит от состава её атмосферы. Например, атмосфера на каменистых планетах, похожих на Землю, содержит некоторое количество газов, комбинация которых придает атмосфере планеты соответствующий цвет.

Газовая оболочка Марса состоит в основном из углекислого газа и мелких частиц пыли, которые рассеивают свет иначе, чем газы и частицы в атмосфере Земли.

Фотографии НАСА показали, что то, что происходит на Марсе, прямо противоположно тому, что происходит на Земле. Небо на Марсе приобретает оранжевый или красноватый оттенок днём, а на закате становится серо-голубым.

Атмосфера двух ледяных гигантов Нептуна и Урана имеет невероятные оттенки синего из-за высокого содержания метана.

Атмосфера Урана содержит некоторое количество аммиака, что делает планету немного зеленее, в отличие от темно-синего Нептуна.

Сатурн же имеет бледно-желтый оттенок из-за кристаллов аммиака, присутствующих в верхних слоях его атмосферы.

В атмocфepе Юпитepa есть характерные кopичнeвыe и opaнжeвыe пoлocы — это блaгoдapя гaзaм, в состав кoтopых входят фocфop и сера, а может, и бoлee сложные xимичecкие вeщecтва — углeвoдopoды.