Небо блакитне, бо повітря розсіює сонячне світло. Синє світло розсіюється сильніше за червоне й доходить до наших очей із різних напрямків.
Яке світло надсилає Сонце
Шлях сонячного світла до Землі починається у фотосфері — видимому шарі Сонця з температурою близько 5500 °C або 5800 кельвінів. Саме звідси надходить основна частина видимого сонячного світла. Твердої поверхні зоря не має: вона складається з гарячого газу.
Хоча Сонце називають жовтим карликом, його світло без впливу земної атмосфери сприймається майже білим. У ньому поєднані різні кольори. Побачити їх окремо допомагає веселка, а відрізняються вони довжиною світлових хвиль.
Наші очі бачать хвилі приблизно від 380 до 740 нанометрів. Нанометр — мільярдна частина метра. Межі цього діапазону залежать від яскравості світла та чутливості зору, а кольори в межах нього плавно переходять один в один.
Щоб зрозуміти, як повітря розсіює світло, порівняймо довжини хвиль:
- Фіолетові хвилі — найкоротші у видимому діапазоні.
- Сині хвилі — трохи довші за фіолетові, але коротші за червоні.
- Червоні хвилі — найдовші у видимому діапазоні; зелені лежать між синіми та червоними.
У просторі без речовини світло рухається зі швидкістю майже 300 тис. км/с. Від Сонця до Землі воно дістається приблизно за 8 хвилин 20 секунд. А далі на його шляху з’являється атмосфера — повітряна оболонка нашої планети.
Як повітря робить небо блакитним
В атмосфері частина світла змінює напрямок через взаємодію з молекулами повітря — крихітними невидимими частинками. Це і називають розсіюванням. Короткі хвилі розсіюються сильніше, ніж довгі, тому синє світло розсіюється в різні боки.
Коли ми дивимося на небо, бачимо саме це розсіяне світло. Воно доходить до нас із різних напрямків і створює блакитний фон. Так відбувається і над морем, і над пустелею. Водойми можуть відбивати блакить неба, але не створюють її.
Чому ж небо не фіолетове, якщо фіолетові хвилі ще коротші?
Сонце дає менше фіолетового світла, ніж синього, а наші очі сприймають його гірше. Тому суміш розсіяних кольорів ми сприймаємо як блакитну або синю. Таке розсіювання називають релеївським. У 1871 році фізик Джон Вільям Стретт, відомий як лорд Релей, опублікував роботи про зв’язок між розсіюванням світла та довжиною хвиль.
Як стан атмосфери змінює колір неба
Колір також залежить від розміру частинок, на яких розсіюється світло. У хмарах світло зустрічає значно більші частинки, ніж молекули повітря — краплі води та кристали льоду. Вони розсіюють видимі кольори приблизно однаково, тому освітлені сонцем хмари зазвичай білі.
У товстій хмарі світло багато разів змінює напрямок. До її нижньої частини доходить менше світла, тому знизу вона виглядає сірою.
На вигляд неба впливає й кількість повітря над нами. Що вище піднімаємося, то менше світла воно розсіює, і то темнішим стає небо:
- Близько 5 км: синява може бути темнішою й насиченішою, ніж біля поверхні.
- Близько 100 км і вище: яскрава блакить над головою майже зникає, а небо виглядає майже чорним.
Ці висоти — приблизні орієнтири. Відтінок і яскравість неба також залежать від стану повітря, напрямку погляду та положення Сонця.
Коли ми дивимося на небо, бачимо світло, розсіяне в повітрі. Від самого Сонця до нас доходить пряме світло, яке теж змінюється на шляху крізь атмосферу. Цим і пов’язані блакитний день, жовтувате Сонце та червоний захід.
Чому Сонце здається жовтим, а на заході — червоним
Блакитне небо й жовтувате Сонце пов’язані одним процесом. Повітря розсіює частину синього світла в інші напрямки, тому світло, яке доходить до нас безпосередньо від Сонця, може здаватися жовтуватим. Коли Сонце високо, а повітря прозоре, воно виглядає майже білим.
Увечері Сонце опускається до горизонту. Його світло проходить довший шлях крізь повітря, тож більше синіх і фіолетових хвиль розсіюється вбік. У світлі, що доходить до нас безпосередньо від Сонця, помітнішими стають жовті, оранжеві й червоні відтінки. Так само це працює на світанку.
Водночас небо біля горизонту часто виглядає блідішим. Світло від цих ділянок проходить довший шлях крізь повітря й розсіюється багато разів. Додатково синяву можуть приглушувати пил, дим і серпанок.
Андрій Чорний – заступник шеф-редактора, відповідальний за розділ політичних і суспільних новин Прикарпаття. В професії з 2022 року. Закінчив факультет філології та масових комунікацій в МДУ. Пишу просто і зрозуміло про те, що дійсно важливо для жителів Івано-Франківської області.
