Многие из нас ещё в далёком детстве хоть раз, да задавались подобным вопросом, отчего небо над нами голубое? Ведь свет, который доходит до нас прямиком с Солнца, по сути, является белым, никак не голубым. Однако, по мере взросления, люди наверняка не потеряли интереса к данному вопросу. Многие были бы не прочь усмирить своё любопытство и всё-таки узнать, почему небесный свод именно голубого оттенка.

Почему небо голубое: физика

Более подробно углубиться во все тонкости этого вопроса поможет физика, где учёные уже давно разобрались в причинах и всё досконально изучили. Нам остаётся лишь вкусить плоды их кропотливой работы.

Итак, начнём с того, что нашу планету отличает от других – это наличие воздуха, которым могут дышать живые организмы. Хоть в его состав и входят азот, кислород, углекислый газ, пары воды, различные пылинки, которые постоянно находятся в движении, он, тем не менее, остаётся абсолютно прозрачным. Но зато солнечный свет обладает огромным количеством цветов, нам они знакомы как цвета радуги. Каждый из семи цветов обладает собственной волной, лучом, и все они разные по длине.

Чтобы солнечному свету достичь земли, ему необходимо пробиться через огромный слой воздуха. Именно во время прохождения света сквозь воздух лучи начинают рассеиваться, а более интенсивно процесс этот происходит именно с синим цветом. Объясняется это очень просто – длина волны синего света самая короткая. Вот так, с точки зрения физики, объясняется голубизна неба.

Физика ответила нам на вопрос «почему небо голубое» , но как же быть с облаками, ведь они имеют белый оттенок, хоть и находятся в воздухе. Было бы логично предположить, что лучи солнечного света будут рассеиваться сквозь облака точно так же, как и, проходя сквозь толщу воздуха. Но к этому вопросу нужно подойти немного с другой стороны.

Облака, прежде всего, это мельчайшие частицы воды, испарившиеся с поверхности земли и сгруппировавшиеся в газообразную массу. Но как бы ни были малы эти частицы, они всё равно будут по размеру гораздо крупнее молекулы воздуха. Именно в размере молекул и кроется ответ на данный вопрос.

Как нам стало известно, солнечные лучи, проникая в атмосферу Земли, на своём пути встречают препятствие – воздух, которое возможно преодолеть лишь путём рассеивания. Но с облаками такой способ не действует всё из-за того же размера молекул. Свет, встречаясь с микро-капелькой воды, не преломляется, а наоборот, отражается от её поверхности.

Это позволяет солнечному лучу остаться в своей изначальной палитре цветов, то есть, белым, при этом окрасив молекулы облаков в белый цвет.

Если, глядя в окно, вы видите, как небо затянуло свинцовыми тучами, и не можете понять причину случившегося, то ничего страшного. Возможно, вам просто следует восполнить некоторые пробелы в знаниях или освежить память, чтобы в первую очередь быть в курсе, откуда вообще берутся облака. И уже тогда вам будет понятно, стоит ли их опасаться.

Что собой представляют облака

Как бы на небе ни выглядели облака, будь они почти прозрачные, словно пелена или непроглядные, как свинцовая туча, все они состоят из воды. Дело в том, что при нагревании воздуха, находящаяся на поверхности земли влага принимает газообразное состояние и поднимается наверх, где из-за более низкой температуры воздуха она конденсируется. Однако есть одна деталь, необходимая для образования туч - это пыль. Еще в начале процесса их формирования молекулы воды липнут к ее мельчайшим частицам, после чего образуются капли и кристаллики льда, которые в дальнейшем и будут дождем. При благоприятных условиях для роста облака набирают объем, становятся тяжелее, опускаются все ниже и в конечном итоге их содержимое выпадает в виде осадков.

Высота облаков может варьироваться от 100 м от Земли до 30 км, в зависимости от погодных условий, климата и стадии их развития. Но образуются они именно на высоте до 14 км, между верхними слоями тропосферы и поверхностью Земли. Высота, на которой тучи только образуются и располагаются в дальнейшем, зависит от их типа. Чтобы наконец понять, к какому из них относятся так называемые свинцовые тучи, перейдем к их описанию.

Классификация облаков

Глядя на небо, вы можете увидеть облака трех типов:

1. Перистые. Как правило, они белого цвета, похожи на огромные ленты, изогнутой или прямой формы, распростершиеся по небу. Находятся на высоте 6-10 км, их толщина колеблется от 100 м до 2 км, а структура обычно кристаллическая.
2. Слоистые. Название говорит само за себя, облака данного типа будто наложены друг на друга аккуратным слоем, при этом, нередко они разного оттенка, что делает их еще красивее. Располагаются на высоте 0,1-0,7 км, обладают толщиной 0,2-0,8 км, в основном капельной структуры.
3. Кучевые. Напоминают собой большие белоснежные сугробы, парящие высоко в небе. Обычно на высоте 800-1500 м, шириной от 100 м до 2 км.

Часто можно наблюдать их сочетания, такие как перисто-слоистые, слоисто-кучевые и т. д. Если же ваш взгляд упал на свинцовую тучу, то вероятно перед вами уже слоисто-дождевое или кучево-дождевое облако. Возможно, скоро начнется дождь.

Причина образования свинцовой тучи

Всем известно, что между цветом облаков и их способностью проливать дожди, существует прямая связь. Если на горизонте появилось темное облако, то вероятно в ближайшее время выпадут осадки, и, возможно, сопровождаемые грозой. Но иногда вид свинцовых туч на небе может искренне поразить, что даже у взрослого человека возникнет вопрос о причине их появления. На самом же деле, они ничем не отличаются от обычных облаков. Просто возникли подходящие условия для их роста, после чего за счет большого объема влаги и плотности, они абсолютно перестали пропускать солнечный свет и кажутся такими устрашающими. Также порой сказывается и загрязненный воздух, из-за которого в состав облаков попадает большое количество копоти, пыли, и они становятся более черными. И, наконец, что касается необходимых условий для образования свинцовой тучи:

• Неустойчивость воздушной массы, восходящей наверх;
• Наличие теплого и холодного воздуха (чаще встречается в конце лета, весны и начале осени).

А все, что следует сделать при ее появлении, - это лишь обезопасить себя от удара молнией.

Несмотря на научный прогресс и свободный доступ ко множеству источников информации, редкий человек может правильно ответить на вопрос, почему небо голубое.

Почему днем небо синего или голубого цвета?

Белый свет - а именно его излучает Солнце - состоят из семи частей цветового спектра: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Известная еще со школы считалочка - «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» - как раз и определяет цвета этого спектра по начальным буквам каждого из слов. Каждому цвету соответствует своя длина световой волны: самая большая у красного и самая короткая у фиолетового цвета.

Привычное для нас небо (атмосфера) состоит из твердых микрочастиц, мельчайших капель воды и молекул газа. На протяжении долгого времени существовало несколько ошибочных предположений, пытающихся объяснить, почему небо голубое:

• атмосфера, состоящая из мельчайших частиц воды и молекул различных газов, хорошо пропускает лучи синего спектра и не дает коснуться Земли лучам красного спектра;
• мелкие твердые частицы - к примеру, пыль - взвешенные в воздухе, рассеивают синие и фиолетовые волны меньше всего, и из-за этого им удаётся достигать поверхности Земли в отличие от других цветов спектра.

Эти гипотезы поддерживали многие известные ученые, однако исследования английского физика Джона Рэлея показали, что не твердые частицы являются основной причиной рассеивания света. Именно молекулы газов, находящихся в атмосфере, разделяют свет на цветовые составляющие. Белый солнечный луч, столкнувшись в небе с газовой частицей, разлетается (рассеивается) в разные стороны.

При столкновении с молекулой газа, каждый из семи цветовых компонентов белого света рассеивается. При этом свет с более длинными волнами (красная составляющая спектра, в которую также входит оранжевый и желтый) рассеивается хуже, чем свет с короткими волнами (синяя составляющая спектра). Из-за этого после рассеивания, в воздухе остается в восемь раз больше цветов синего спектра, чем красного.

Хотя и самая короткая длина волны у фиолетового цвета, небо всё равно кажется голубым из-за смешения фиолетовых и зелёных волн. Кроме этого, нашими глазами лучше воспринимается голубой цвет, чем фиолетовый, при одинаковой яркости обоих. Именно эти факты и определяют цветовую гамму неба: атмосфера буквально наполнена лучами сине-голубого цвета.

Почему тогда закат красный?

Однако, небо голубое не всегда. Закономерно возникает вопрос: если мы видим в течение всего дня синее небо, почему закат красный? Выше мы выяснили, что красный цвет меньше всего рассеивается молекулами газа. Во время заката Солнце приближается к горизонту и солнечный луч направлен к поверхности Земли не вертикально, как днем, а под углом.

Поэтому путь, который он проходит через атмосферу, намного больше того, что он проходит днем, когда Солнце стоит высоко. Из-за этого сине-голубой спектр поглощается в толстом слое атмосферы, не доходя до Земли. А более длинные световые волны красно-жёлтого спектра доходят до поверхности Земли, окрашивая небо и облака в характерные для заката красный и жёлтый цвета.

Почему облака белые?

Затронем и тему облаков. Почему на голубом небе белые облака? Для начала вспомним, как они образуются. Влажный воздух, содержащий невидимый пар, нагреваясь у поверхности земли, поднимается и расширяется в силу того, что вверху давление воздуха меньше. Расширяясь, воздух охлаждается. При достижении определенной температуры водяной пар конденсируется вокруг атмосферной пыли и других взвешенных твердых частиц, и в результате образуются крохотные капли воды, слияние которых формирует облако.

Несмотря на свой сравнительно малый размер, частицы воды намного больше молекул газа. И если, встречая молекулы воздуха, солнечные лучи рассеиваются, то при встрече с каплями воды свет отражается от них. При этом изначально белый солнечный луч своего цвета не меняет и одновременно «окрашивает» в белый цвет молекулы облаков.

Красоту неба не раз изображали художники, описывали писатели и поэты, даже люди, очень далекие от искусства, засматриваются в эту манящую бездну, восхищаются нею, не находя ни слов, ни достаточных эмоций для выражения тех чувств, которые бередят душу и разум. Высь притягивает человека в любом амплуа, она прекрасна своей кристальной голубой гладью, не менее привлекательны и ее бурлящие потоки бело-серых туч, сменяемых легкими вкраплениями перистых облаков или пышных кучевых «барашков». И сколь бы меланхолично ни выглядело пасмурное небо, обволакивающее своей глубиной, оглушающее и давящее всей массой, оно также вызывает бурю эмоций и переживаний, навевая мысли на особую волну.

Красоту видит смотрящий

Каждый человек по-своему воспринимает мир. Для одних он угрюмый и серый, другие, наоборот, видят лишь цветущую, зеленую, исполненную красок планету. Также неодинаково оцениваем мы небеса над нашими головами. Если брать во внимание человека с обычным цветовым восприятием, то он будет видеть небосвод таким, как принято его считать - голубым, серым, розоватым на закате, дымчато-сизым на рассвете.

На деле же эти краски - это лишь то, что способны передать нам наши глаза и мозг. Зрению людей проще всего воспринять пасмурное небо серым. В ясную погоду над головами у нас бескрайняя лазурь, на деле же атмосферный купол ближе фиолетовому оттенку, если смотреть на него со стороны Земли.

В данной публикации мы выясним, почему небо в пасмурный день серое и то, от чего зависит насыщенность этой окраски, также узнаем, как его расцветка меняется на протяжении суток и года и что влияет на эти процессы.

Бездонный океан в вышине

Над территорией Европейских стран небосвод в теплую пору года обычно поражает своим насыщенным Иногда о нем можно сказать, что оно синее-синее. Однако если уделить тому, что происходит над нашими головами, хотя бы один день и внимательно понаблюдать за природными процессами, то можно заметить градацию цвета, который очень сильно меняется с момента восхода солнца и до того момента, как оно полностью сядет.

Летом небо кажется таким чистым и визуально высоким из-за низкой влажности, отсутствия большого количества облаков, которые, накапливая воду, постепенно опускаются все ближе к земле. В ясную погоду наш взгляд смотрит даже не на сотни метров вперед, а на расстояние, равное 1-1,5 км. Поэтому и воспринимаем мы небо столь высоким и ярким - отсутствие помех на пути световых лучей в атмосфере способствует тому, чтобы они не преломлялись, а глаза воспринимали его цвет именно голубым.

Почему небо меняет цвет

Такая перемена описана наукой, правда, не столь живописно, как писателями, и называется диффузным излучением неба. Если говорить простым и доступным для читателя языком, то объяснить процессы цветообразования небес можно так. Свет, который излучает солнце, проходит сквозь воздушную прослойку вокруг Земли, она его рассеивает. Проще этот процесс происходит с волнами короткой длины. Во время максимального подъема небесного светила над нашей планетой, в точке, расположенной вне его направления, будет наблюдаться самый яркий и насыщенный голубой цвет.

Однако когда солнце садится или встает, его лучи проходят по касательной к поверхности Земли, свету, излучаемому ими, нужно проходить более долгий путь, а значит и рассеваются в воздухе они в гораздо большей мере, чем днем. В результате человек воспринимает утром и вечером небо в розовых и красных тонах. Сильнее всего это явление видно, когда над нами пасмурное небо. Облака и тучи тогда становятся очень яркими, зарево садящегося солнца окрашивает их в потрясающие

Грозовая сталь

Но что такое пасмурное небо? Почему оно становится таким? Это явление выступает одним из звеньев круговорота воды природе. Поднимаясь ввысь в виде пара, водяные частички попадают в атмосферный слой с более низкой температурой. Накапливаясь и охлаждаясь на большой высоте, они соединяются между собой, превращаясь в капли. В тот момент, когда эти частицы еще очень малы, и предстают нашему взору красивые белые кучевые облака. Однако чем большими становятся капли, тем больше в тучах серого.

Иногда, глядя на небо, по которому проплывают эти огромные «барашки», можно увидеть, что одна их часть окрашена в серый цвет, другие и вовсе приобретают стальной грозовой оттенок. Такая трансформация объясняется тем, что капли в облаках имеют разную величину и форму, поэтому и свет они преломляют по-разному. Когда небо пасмурное абсолютно, оно сплошь окрашено в мышино-серые тона, до нас доходит только белый свет.

Необъятные дымчатые просторы

Бывают такие дни, когда серое пасмурное небо не имеет ни единого просвета. Так происходит, когда концентрация облаков и туч очень высокая, они обволакивают все зрительное пространство в вышине. Иногда они воспринимаются как огромная давящая масса, готовая обрушиться на голову. Причем наиболее характерно такое явление продемонстрировано осенью и зимой, когда температура воздуха низкая, а вот влажность, наоборот высокая и находится на уровне 80-90 %.

В такие дни облака очень сильно приближены к земной поверхности, они располагаются всего в сотне-другой метров от нее. Описание пасмурного неба часто имеет меланхоличные и депрессивные нотки, и связано это, скорее всего, именно с теми ощущениями, которые возникают, когда чувствуешь себя один на один с этой мрачной громадиной, готовой низвергнуться на тебя дождем и холодом.

А все могло быть иначе…

То, какими тонами играет небосвод, зависит от интенсивности светового излучения и длины волн, достигающих планеты, поэтому зимой даже в ясные дни он сизо-голубой. Но чем ближе весна и выше расположение солнца, тем ярче его синева, особенно в дни, когда рассеивается дымка в верхних слоях атмосферы, искажающая попадание света.

Ученые выяснили, что на других планетах небо вовсе может не иметь привычных для нас голубых и серых цветов, на Марсе, к примеру, оно розовое даже в разгар светового дня.