Чому вдень небо блакитне, а ввечері червоне?

Незважаючи на науковий прогрес і вільний доступ до безлічі джерел інформації, рідко хто може правильно відповісти на питання, чому небо блакитне.

Чому вдень небо синього або блакитного кольору?

Білий світ - а саме його випромінює Сонце - складаються з семи частин колірного спектра: червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього і фіолетового. Відома ще зі школи считалочка - «Кожен Мисливець Бажає Знати, Де Сидить Фазан» - якраз і визначає кольори цього спектра за початковими літерами кожного зі слів. Кожному кольору відповідає своя довжина світлової хвилі: найбільша у червоного і найкоротша у фіолетового кольору.

Звичне для нас небо (атмосфера) складається з твердих мікрочастинок, найдрібніших крапель води і молекул газу. Протягом довгого часу існувало кілька помилкових припущень, які намагаються пояснити, чому небо блакитне:

• атмосфера, що складається з найдрібніших частинок води і молекул різних газів, добре пропускає промені синього спектра і не дає торкнутися Землі променів червоного спектра;
• дрібні тверді частинки - наприклад, пил - зважені в повітрі, розсіюють сині і фіолетові хвилі найменше, і через це їм вдається досягати поверхні Землі на відміну від інших кольорів спектру.

Ці гіпотези підтримували багато відомих учених, проте дослідження англійського фізика Джона Релея показали, що ні тверді частинки є основною причиною розсіювання світла. Саме молекули газів, що знаходяться в атмосфері, поділяють світ на колірні складові. Білий сонячний промінь, зіткнувшись в небі з газової часткою, розлітається (розсіюється) в різні боки.

При зіткненні з молекулою газу, кожен з семи колірних компонентів білого світла розсіюється. При цьому світло з більш довгими хвилями (червона складова спектра, в яку також входить помаранчевий і жовтий) розсіюється гірше, ніж світло з короткими хвилями (синя складова спектра). Через це після розсіювання, в повітрі залишається в вісім разів більше квітів синього спектра, ніж червоного.

Хоча і найкоротша довжина хвилі у фіолетового кольору, небо все одно здається блакитним через змішання фіолетових і зелених хвиль. Крім цього, нашими очима краще сприймається блакитний колір, ніж фіолетовий, при однаковій яскравості обох. Саме ці факти і визначають колірну гамму неба: атмосфера буквально наповнена променями синьо-блакитного кольору.

Чому тоді захід червоний?

Однак, небо блакитне не завжди. Закономірно виникає питання: якщо ми бачимо протягом усього дня синє небо, чому захід червоний? Вище ми з`ясували, що червоний колір найменше розсіюється молекулами газу. Під час заходу Сонце наближається до горизонту і сонячний промінь спрямований до поверхні Землі не вертикально, як днем, а під кутом.

Тому шлях, який він проходить через атмосферу, набагато більше того, що він проходить днем, коли Сонце стоїть високо. Через це синьо-блакитний спектр поглинається в товстому шарі атмосфери, не доходячи до Землі. А довші світлові хвилі червоно-жовтого спектра доходять до поверхні Землі, фарбуючи небо і хмари в характерні для заходу червоний і жовтий кольори.

Чому хмари білі?

Торкнемося і тему хмар. Чому на блакитному небі білі хмари? Для початку згадаємо, як вони утворюються. Вологе повітря, що містить невидимий пар, нагріваючись у поверхні землі, піднімається і розширюється в силу того, що вгорі тиск повітря менше. Зростаючи, повітря охолоджується. При досягненні певної температури водяна пара конденсується навколо атмосферного пилу та інших зважених твердих частинок, і в результаті утворюються крихітні краплі води, злиття яких формує хмару.

Незважаючи на свій порівняно малий розмір, частинки води набагато більше молекул газу. І якщо, зустрічаючи молекули повітря, сонячні промені розсіюються, то при зустрічі з краплями води світло відбивається від них. При цьому спочатку білий сонячний промінь свого кольору не змінює і одночасно «забарвлює» в білий колір молекули хмар.