Очень красный закат. Почему закат красный? Почему цвет неба голубой

16140 0

В ясный, солнечный день небо выглядит ярко-голубым.

Вечером, на закате, небо становится красным, розовым и оранжевым.

Почему небо голубое? Что окрашивает закат в красный цвет?

Отвечая на эти вопросы, мы должны изучить свет и земную атмосферу.

Атмосфера

Так же, в небольших количествах, присутствуют другие газы и маленькие твердые частички: пылинки, сажа, пыльца и соль из океана.
Состав атмосферы меняется в зависимости от местоположения, погоды и других вещей.

Например, воды может быть больше в воздухе после урагана или вблизи океана. Вулканы могут выбрасывать в атмосферу большое количество пепла. Загрязнение может добавить различных газов и сажи. Атмосфера плотно прижата ко всей поверхности Земли. Постепенно она становится тоньше, если подниматься все выше и выше. Нет четкой границы между атмосферой и космосом.

Световые волны

Электромагнитные волны движутся в космосе со скоростью близкой к 300.000 км/час. Это называется скоростью света.

Цвет света

Цвета постоянно перемешаны в один. С одного конца спектра находятся красный и оранжевый цвета. Они постепенно переходят в желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Цвета имеют различную длину волны, частоту и энергию. Фиолетовый цвет с самой короткой длиной волны из видимого спектра. Это значит, что у него самая высокая частота и энергия.

С красным цветом все наоборот: частота и энергия самые низкие, но длина волны самая длинная.

Свет в воздухе

Частички пыли и капли воды гораздо больше, чем длина волны видимого света. Свет, сталкиваясь с этими частичками, отражается и меняет траекторию движения. Различные цвета света одинаково отражаются от частичек. Отраженный свет остается белым, так как продолжает содержать в себе все цвета в перемешанном виде.

Молекулы газа гораздо меньше длины волны видимого света. Когда свет сталкивается с ними, может произойти что угодно. Например, он может быть поглощен молекулами. И тогда они начнут излучать его, но уже в другую сторону. Все цвета поглощаются, но голубой делает это сильнее, чем все остальные цвета. Этот процесс получил название «Рэлеевское рассеивание» (По имени английского физика Лорда Рэлея, кто первый открыл это явление в 1870г.)

Почему небо голубое?

У самого горизонта цвет неба не такой насыщенный, это связано с тем, что ему приходится пройти больший объем воздуха.

Черное небо и белое Солнце

Почему закат красный?

Вокруг заходящего Солнца небо может принимать различные цвета.

Особенно зрелищно это выглядит, когда в небе взвешено много мелких частичек. Они отражают свет в различных направлениях, и небо окрашивается в красный, оранжевый и розовый цвета.

Одной из отличительных черт человека является любознательность. Наверное, каждый, будучи ребенком, смотрел на небо и задавался вопросом: «почему небо голубое?». Как оказывается, ответы на такие, кажется, простые вопросы требуют некоторой базы знаний в области физики, а потому не каждый родитель сможет верно объяснить ребенку причину указанного явления.

Рассмотрим данный вопрос с научной точки зрения.

Диапазон длин волн электромагнитного излучения охватывает почти весь спектр электромагнитного излучения, в который входит и видимое для человека излучение. На представленном ниже изображении показана зависимость интенсивности излучения Солнца от длины волны этого излучения.

Анализируя данное изображение, можно отметить тот факт, что видимое излучение также представлено неравномерной интенсивностью для излучения различных длин волн. Так относительно малый вклад в видимое излучение дает фиолетовый цвет, и наибольший – синий и зеленый цвета.

Почему небо голубое?

Прежде всего на этот вопрос нас наталкивает тот факт, что воздух – бесцветный газ и не должен излучать синий свет. Очевидно, что причиной подобного излучения является наша звезда.

Как известно, белый свет на самом деле является комбинацией излучения всех цветов видимого спектра. С помощью призмы можно явно разложить свет на весь диапазон цветов. Подобный эффект возникает в небе после дождя и образует радугу. Когда же солнечный свет попадает в земную атмосферу, он начинает рассеиваться, т.е. излучение меняет свое направление. Однако, особенность состава воздуха такова, что при попадании света в него, излучение с короткой длиной волны рассеивается сильнее, чем длинноволновое излучение. Таким образом, беря во внимание изображенный ранее спектр, можно заметить, что красный и оранжевый свет, практически не будут менять своей траектории, проходя через воздух, в то время как фиолетовое и голубое излучения будут заметно менять свое направление. По этой причине в воздухе возникает некий «блуждающий» коротковолновый свет, который постоянно рассеивается в этой среде. В результате описанного явления, кажется, что коротковолновое излучение видимого спектра (фиолетовый, голубой, синий) излучается в каждой точке неба.

Общеизвестный факт восприятия излучения состоит в том, что глаз человека может уловить, увидеть, излучение только в том случае, если оно непосредственно попало в глаз. Тогда, смотря в небо, Вы вероятнее всего будете видеть оттенки того видимого излучения, длина волны которого наименьшая, так как именно оно рассеивается в воздухе лучше всего.

Почему же смотря на Солнце Вы не видите отчетливо красный цвет? Во-первых, внимательно рассмотреть Солнце человеку вряд ли удастся, так как интенсивное излучение может повредить зрительный орган. Во-вторых, несмотря на существование такого явления как рассеяние света в воздухе, все же большая часть света, излучаемого Солнцем, доходит до поверхности Земли не подвергаясь рассеиванию. А потому все цвета видимого спектра излучения совмещаются, формируя свет с более выраженным белым цветом.

Вернемся к рассеянному воздухом свету, цвет которого, как мы уже определили, должен иметь наименьшую длину волны. Из видимого излучения наименьшей длиной волны обладает фиолетовый, следом идет голубой, и несколько длиннее волны имеет синий цвет. Принимая во внимание неравномерную интенсивность излучения Солнца, становится ясно, что вклад фиолетового цвета мизерный. Поэтому наибольший вклад в рассеянное воздухом излучение несет голубой цвет, а следом – синий.

Почему закат красный?

В случае, когда Солнце прячется за горизонт, мы можем наблюдать то самое длинноволновое излучение красного-оранжевого цвета. В данном случае свет от Солнца должен пройти заметно большее расстояние в атмосфере Земли, прежде чем достигнет глаз наблюдателя. В месте, где излучение Солнца начинает взаимодействовать с атмосферой, наиболее выраженными являются голубой и синий цвета. Однако, с расстоянием коротковолновое излучение теряет свою интенсивность, так как значительно рассеивается по пути. В то время как длинноволновое излучение отлично справляется с преодолением таких больших расстояний. Вот почему Солнце красное на закате.

Как было упомянуто раньше, хоть длинноволновое излучение и слабо рассеивается в воздухе, все же рассеяние имеет место быть. Поэтому находясь на горизонте, Солнце излучает свет, из которого до наблюдателя доходит лишь излучение красно-оранжевых оттенков, которое несколько успевает рассеяться в атмосфере, образуя ранее упомянутый «блуждающий» свет. Последний и окрашивает небо в пестрые оттенки красного и оранжевого цвета.

Почему облака белые?

Говоря об облаках, известно, что они состоят из микроскопических капелек жидкости, которая рассеивает видимый свет почти равномерно, независимо от длины волны излучения. Тогда рассеянный свет, направленный во все стороны от капельки, рассеивается вновь на других капельках. При этом комбинация излучений всех длин волн сохраняется, и облака «светятся» (отражаются) белым цветом.

Если погода пасмурная, то солнечное излучение доходит до поверхности Земли в незначительном количестве. В случае с большими облаками, или их большим количеством, некоторая доля солнечного света поглощается, потому небо тускнеет и принимает окрас серого цвета.

Всем известно, что в зависимости от небесной точки, в которой мы наблюдаем Солнце, цвет его может сильно различаться. Например, в зените оно белое, на закате – красное, а иногда даже багровое. На самом деле, это только видимость – меняется не цвет нашего светила, а его восприятие человеческим глазом. Почему же так происходит?


Солнечный спектр представляет собой сочетание семи основных цветов – вспомним радугу и известную присказку про охотника и фазана, с помощью которой определяется цветовая последовательность: красный, желтый, зеленый и так до фиолетового цвета. Но в атмосфере, наполненной самыми различными видами аэрозольных взвесей (водяных паров, частичек пыли), каждый цвет рассеивается по-разному. Например, лучше всего рассеиваются фиолетовый и синий, а хуже – красный. Это явление называется дисперсией солнечного света.

Причина заключается в том, что цвет, по сути, является электромагнитной волной определенной длины. Соответственно, разные волны имеют различные длины. А глаз воспринимает их в зависимости от толщины атмосферного воздуха, отделяющего его от источника света, то есть Солнца. Находясь в зените, оно кажется белым, потому что солнечные лучи падают на поверхность Земли под прямым углом (подразумевается, естественно, то место поверхности, где находится наблюдатель), и толщина воздуха, влияющая на преломление света, относительно невелика. Белым же человеку кажется сочетание всех цветов сразу.


Небо, кстати, видится голубым также вследствие дисперсии света: поскольку синий, фиолетовый и голубой цвета, обладая самыми короткими волнами, рассеиваются в атмосфере намного быстрее остальной части спектра. То есть, пропуская красные, желтые и другие лучи с более длинными волнами, атмосферные частицы воды и пыли рассеивают в себе голубые лучи, которые и придают небу его цвет.

Чем дальше Солнце совершает свой обычный дневной путь и опускается к линии горизонта, тем больше становится толщина атмосферного слоя, через которую приходится проходить солнечным лучам, и тем больше они рассеиваются. Наиболее устойчивым к рассеянию является красный цвет, так как имеет наибольшую длину волны. Поэтому только он воспринимается глазами наблюдателя, который смотрит на заходящее светило. Остальные цвета солнечного спектра полностью рассеиваются и поглощаются находящейся в атмосфере аэрозольной взвесью.

В итоге налицо прямая зависимость рассеяния спектральных лучей от толщины атмосферного воздуха и плотности взвеси, которую он содержит. Яркие подтверждения тому можно наблюдать при глобальных выбросах в атмосферу более плотных, чем воздух, веществ, например, вулканической пыли. Так, после 1883 года, когда произошло знаменитое извержение вулкана Кракатау, довольно долго в самых различных местах планеты можно было видеть необычайные по яркости красные закаты.



Всем известно, что в зависимости от небесной точки, в которой мы наблюдаем Солнце, цвет его может сильно различаться.

Например, в зените оно белое, на закате – красное, а иногда даже багровое. На самом деле, это только видимость – меняется не цвет нашего светила, а его восприятие человеческим глазом. Почему же так происходит?

Солнечный спектр представляет собой сочетание семи основных цветов – вспомним радугу и известную присказку про охотника и фазана, с помощью которой определяется цветовая последовательность: красный, желтый, зеленый и так до фиолетового цвета.

Но в атмосфере, наполненной самыми различными видами аэрозольных взвесей (водяных паров, частичек пыли), каждый цвет рассеивается по-разному. Например, лучше всего рассеиваются фиолетовый и синий, а хуже – красный. Это явление называется дисперсией солнечного света.

Причина заключается в том, что цвет, по сути, является электромагнитной волной определенной длины. Соответственно, разные волны имеют различные длины. А глаз воспринимает их в зависимости от толщины атмосферного воздуха, отделяющего его от источника света, то есть Солнца.

Находясь в зените, оно кажется белым, потому что солнечные лучи падают на поверхность Земли под прямым углом (подразумевается, естественно, то место поверхности, где находится наблюдатель), и толщина воздуха, влияющая на преломление света, относительно невелика. Белым же человеку кажется сочетание всех цветов сразу.

Небо, кстати, видится голубым также вследствие дисперсии света: поскольку синий, фиолетовый и голубой цвета, обладая самыми короткими волнами, рассеиваются в атмосфере намного быстрее остальной части спектра. То есть, пропуская красные, желтые и другие лучи с более длинными волнами, атмосферные частицы воды и пыли рассеивают в себе голубые лучи, которые и придают небу его цвет.

Чем дальше Солнце совершает свой обычный дневной путь и опускается к линии горизонта, тем больше становится толщина атмосферного слоя, через которую приходится проходить солнечным лучам, и тем больше они рассеиваются. Наиболее устойчивым к рассеянию является красный цвет, так как имеет наибольшую длину волны. Поэтому только он воспринимается глазами наблюдателя, который смотрит на заходящее светило. Остальные цвета солнечного спектра полностью рассеиваются и поглощаются находящейся в атмосфере аэрозольной взвесью.

В итоге налицо прямая зависимость рассеяния спектральных лучей от толщины атмосферного воздуха и плотности взвеси, которую он содержит. Яркие подтверждения тому можно наблюдать при глобальных выбросах в атмосферу более плотных, чем воздух, веществ, например, вулканической пыли.

Так, после 1883 года, когда произошло знаменитое извержение вулкана Кракатау, довольно долго в самых различных местах планеты можно было видеть необычайные по яркости красные закаты.

Если бы наша планета не вращалась вокруг Солнца и была абсолютно плоской, небесное светило всегда находилось бы в зените и никуда не двигалось – не было бы ни заката, ни рассвета, ни жизни. К счастью, мы имеем возможность наблюдать за восходом и заходом Солнца – а потому жизнь на планете Земля продолжается.

Земля неутомимо движется вокруг Солнца и своей оси, и раз в сутки (за исключением полярных широт) солнечный диск появляется и исчезает за горизонтом, обозначая начало и конец светового дня. Поэтому в астрономии восходом и закатом Солнца называют время, когда над горизонтом показывается или исчезает верхняя точка солнечного диска.

В свою очередь, период перед восходом или заходом Солнца называется сумерками: солнечный диск находится недалеко от горизонта, а потому часть лучей, попадая в верхние слоя атмосферы, отражаются от неё на земную поверхность. Продолжительность сумерек перед восходом Солнца или его заходом прямо зависит от широты: на полюсах они длятся от 2 до 3 недель, в приполярных зонах – несколько часов, в умеренных широтах – около двух часов. А вот на экваторе время перед восходом Солнца составляет от 20 до 25 минут.

Во время восхода и захода создаётся определённый оптический эффект, когда солнечные лучи освещают земную поверхность и небосвод, окрашивая их в разноцветные тона. Перед восходом Солнца, на рассвете, цвета имеют более нежные оттенки, тогда как закат озаряет планету лучами насыщенного красного, бордового, желтого, оранжевого и очень редко – зелёного цветов.

Такую интенсивность красок закат имеет вследствие того, что днём земная поверхность прогревается, влажность уменьшается, скорость воздушных потоков увеличивается, а пыль поднимается в воздух. Разница в цветовой гамме между восходом и закатом Солнца во многом зависит от местности, где находится человек и наблюдает за этими удивительными явлениями природы.

Внешние характеристики дивного явления природы

Поскольку о восходе и закате Солнца можно говорить как о двух тождественных явлениях, отличающихся друг от друга насыщенностью цветов, описание заката Солнца над горизонтом можно применить также ко времени перед восходом Солнца и его появлении, только в обратном порядке.

Чем ниже солнечный диск спускается к западной линии горизонта, тем он менее ярок и становится сначала жёлтым, затем – оранжевым и, наконец, красного цвета. Изменяет свою окраску и небосвод: сперва он золотистого цвета, затем, оранжевого, а у кромки – красного тона.

Когда солнечный диск вплотную приближается к линии горизонта, он приобретает тёмно-красный цвет, а по обе стороны от него можно увидеть яркую полосу зари, цвета которой сверху вниз переходят от голубовато-зелёного до ярко-оранжевого тонов. В это же время над зарёй образовывается бесцветное сияние.

Одновременно с этим явлением, с противоположной стороны на небосводе появляется полоса пепельно-голубоватого оттенка (тень Земли), над которой можно увидеть сегмент оранжево-розового цвета, Пояс Венеры – он возникает над уровнем горизонта на высоте от 10 до 20° и при ясном небе виден в любой точке нашей планеты.

Чем больше Солнце уходит за линию горизонта, тем пурпурнее становится небо, а когда оно опускается за горизонт на четыре-пять градусов, оттенок приобретает максимально насыщенные тона. После этого небо постепенно становится огненно-красного цвета (лучи Будды), а от того места, где зашёл солнечный диск, вверх, постепенно угасая, тянутся полосы светлых лучей, после исчезновения которых возле горизонта можно увидеть тускнеющую полосу тёмно-красного цвета.

После того как тень Земли постепенно заполняет небо, Пояс Венеры рассеивается, на небе появляется силуэт Луны, затем звёзды – и наступает ночь (сумерки заканчиваются, когда солнечный диск уходит за горизонт на шесть градусов). Чем больше времени проходит от ухода Солнца за линию горизонта, тем становится холоднее, а к утру, перед восходом Солнца наблюдается самая низкая температура. Но всё меняется, когда через несколько часов начинается восход красного Солнца: на востоке появляется солнечный диск, ночь уходит, а земная поверхность начинает прогреваться.

Почему Солнце красное

Закат и восход красного Солнца с давних времён привлекал к себе внимание человечества, а потому люди всеми доступными им методами пытались объяснить, почему солнечный диск, будучи жёлтого цвета, на линии горизонта приобретает красноватый оттенок. Первой попыткой объяснить это явление, стали легенды, за ними появились народные приметы: люди были уверены, что закат и восход красного Солнца ничего доброго не сулит.

Например, они были убеждены, что если после восхода Солнца небо будет оставаться красного тона довольно долго, то день будет невыносимо жарким. Другая примета говорила о том, что если перед восходом Солнца небо на востоке будет красного цвета, а после восхода этот цвет сразу пропадёт – быть дождю. Также непогоду сулил и восход красного Солнца в случае, если после его появления на небосклоне оно сразу приобретало светло-жёлтый цвет.

Восход красного Солнца в такой интерпретации вряд ли мог долго удовлетворять пытливый человеческий ум. Поэтому после открытия различных физических законов, в том числе и закона Рэлея, было выяснено, что красный цвет Солнца объясняется тем, что он, как обладающий самой длинной волной, в плотной атмосфере Земли рассеивается намного меньше чем другие цвета.

Поэтому, когда Солнце находится у горизонта, его лучи скользят вдоль земной поверхности, где воздух имеет не только наибольшую плотность, но и чрезвычайно сильную в это время влажность, что задерживает и поглощает лучи. В результате этого сквозь плотную и влажную атмосферу в первые минуты восхода способны пробиться лишь лучи красных и оранжевых цветов.

Восход и закат Солнца

Хотя многие считают, что в северном полушарии самый ранний закат Солнца происходит 21 декабря, а самый поздний – 21 июня, в действительности мнение это ошибочно: дни зимнего и летнего солнцестояний являются лишь датами, которые говорят о наличии наиболее короткого или длинного дня в году.

Интересно, что чем севернее широта, тем ближе к солнцестоянию наступает самый поздний закат года. Например, в 2014 году на широте, расположенной в шестьдесят два градуса, он произошёл 23 июня. А вот на тридцать пятой широте самый поздний закат года произошёл шесть дней спустя (наиболее ранний восход Солнца был зафиксирован на две недели раньше, за несколько дней до 21 июня).

Не имея под рукой специального календаря, довольно сложно определить точное время восхода и заката Солнца. Это объясняется тем, что равномерно вращаясь вокруг своей оси и Солнца, Земля движется неравномерно по эллиптической орбите. Стоит заметить, что если бы наша планета двигалась вокруг Светила, такого бы эффекта не наблюдалось.

Такие отклонения по времени человечество заметило давно, а потому на протяжении всей своей истории люди пытались прояснить для себя этот вопрос: возведённые ими древние сооружения, чрезвычайно сильно напоминающие обсерватории, сохранились до наших дней (например, Стоунхендж в Англии или пирамиды майя в Америке).

Последние несколько столетий, чтобы рассчитать время восхода и захода Солнца, астрономы, наблюдая за небом, создавали календари Луны и Солнца. В наши дни, благодаря виртуальной сети, расчет восхода и захода Солнца может сделать любой пользователь интернета, воспользовавшись специальными онлайн-сервисами – для этого достаточно указать город или географические координаты (если на карте нет нужной местности), а также необходимую дату.

Интересно, что с помощью таких календарей нередко можно узнать не только время заката или рассвета, но и период между началом сумерек и перед восходом Солнца, продолжительность дня/ночи время, время, когда Солнце будет пребывать в зените и многое другое.