Почему небо синее для детей. Как объяснить ребенку почему небо голубое. Что такое атмосфера
Белый солнечный свет состоит из семи цветов радуги и идет к нам волнами. Воздух рассеивает эти волны. Хуже всего он рассеивает длинные, а лучше всего — короткие волны. Голубая световая волна — короткая, поэтому мы видим небо голубым.
Развернутый ответ с точки зрения физики
Солнечные лучи идут к нашей планете сквозь толстый слой атмосферы, которая сама по себе прозрачна, но вовсе не пуста: она состоит из 78% азота и 21% кислорода, к тому же включает в себя пар, капельки воды, мельчайшие кристаллики льда и твердые частицы земной пыли и морской соли, сажи и пепла. Пробиваясь сквозь неоднородные слои атмосферы, лучи Солнца рассеиваются — происходит дифракция, то есть расщепление света на составляющие.
Белый свет состоит из семи цветов спектра — красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового — и распространяется волнами. Каждый из цветов имеет свою длину волны.
Голубой, синий, фиолетовый цвета — из коротковолновой части спектра, поэтому очень сильно рассеиваются в атмосфере. Нашему глазу смесь этих цветов видится как голубая. На восходе и закате лучи солнца становятся длиннее и идут к земле под более острым углом — и мы наблюдаем, как голубизна на время совершенно рассеивается: ее сменяют красные и желтые тона из длинноволновой части спектра.
Переливы голубого цвета, которые иногда можно наблюдать в небе, объясняются неоднородностью состава атмосферы — проходя сквозь нее, даже голубые световые волны рассеиваются не одинаково.
Физический закон рассеяния света называется законом Рэлея в честь открывшего его английского физика и гласит, что интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны. Формула выглядит так: I ~ 1/λ4
Для дизайнера и программиста: цвет голубого неба
Интересно то, что для каждого дизайнера и программиста цвет голубого неба будет обозначаться по-разному — в зависимости от личного восприятия, потому что голубой — собирательное название целой группы светлых оттенков синего — а иногда даже с малозаметным смещением в сторону зеленого. У каждого из этих оттенков свои цветовые координаты.
Самый близкий к спектральному голубому — это оттенок 130 в цветовой системе Windows, обозначаемый 00BFFF.
Интересно, что в системе CMYK голубым могут называть один из основных системных цветов — циан, хотя в нем присутствует оттенок зеленого. По-русски цвету циан лучше всего соответствует определение «цвет морской волны». Но ведь и море часто зовут голубым.
Песня «Под небом голубым есть город золотой»
Известнейшая песня, которую исполняли Борис Гребенщиков и его группа «Аквариум » под названием «Город », не принадлежит ни БГ, ни группе. Да и называлась в оригинале «Рай ». Автор текста — поэт-эмигрант Анри Волохонский — сочинил эти стихи в 1972 году, услышав на пластинке струнную мелодию в исполнении В.Вавилова. На конверте диска мелодию беззастенчиво приписали Франческо да Милано, у которого такого произведения нет. Следы автора оригинальной мелодии теперь утеряны, а разные исполнители по-разному интерпретировали ее.
Да и текст Волохонского мы слышим в версии Гребенщикова. Как всем известно, БГ поет: «Под небом голубым…» В оригинале — «Над ». Поэта вдохновляла книга пророка Иезекииля, а город над небом — конечно, небесный Иерусалим, «Земного я тогда еще не видел», — говорил Волохонский.
Аквариум — «Под небом голубым»
Наверно, каждый хотя бы раз в жизни сталкивался с этим простым вопросом: почему чистое, безоблачное небо голубое или синее? Очевидно, из-за воздуха, которым мы дышим, из-за атмосферы Земли! Вероятно, воздух у нас «синего цвета» или что-то вроде этого. Он только кажется прозрачным, а на больших расстояниях самолеты, горы, корабли как бы находятся в голубоватой дымке… Такие рассуждения не снимают главный вопрос: почему небо голубое? Не раскрашен же воздух синей краской!
Простой и короткий ответ таков: небо голубое потому, что молекулы воздуха рассеивают синий цвет Солнца больше, чем красный .
Так как воздух рассеивает синий цвет, небо кажется голубым, а само Солнце - желтым. Больше того, на закате, когда солнечный свет проходит через бо́льшую толщу атмосферы, мы видим красное Солнце и зарю, окрашенную в желто-красные цвета. Все это возможно только потому, что синий свет рассеивается атмосферой по пути к нам.
Но откуда вообще взялся синий свет? Начнем с того, что белый свет от Солнца - это смесь всех цветов радуги, от фиолетового до красного. Стоп, скажете вы, свет Солнца белый? Да, . Второй момент: мы сейчас говорим о свете , а не о цвете . Если смешать краски разных цветов, то мы, конечно, получим нечто почти черное.
Цвет света - это не цвет какого-либо предмета. Если смешать красный, желтый, оранжевый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый свет примерно в равном количестве, мы получим белый свет. Первым продемонстрировал это Исаак Ньютон, использовав призму для разделения разных цветов и формирования спектра.
Ученые выяснили, что разноцветный свет это всего лишь свет разных длин волн. Видимая часть спектра варьируется от красного света с длиной волны около 720 нм до фиолетового с длиной волны около 380 нм, между которыми расположены оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий цвета. Три различных типа цветовых рецепторов в сетчатке человеческого глаза наиболее сильно реагируют на красные, зеленые и синие длины волн, в сумме давая нам все разнообразие красок.
Да, так что там говорит физика о том, почему небо голубое?
Первые шаги к правильному объяснению цвета неба сделал Джон Тиндаль в 1859 году. Он обнаружил любопытный эффект: если пропустить свет через прозрачную жидкость, в которой взвешены мелкие частички, то голубой свет будет рассеиваться этими частичками сильнее, чем красный свет.
Это можно легко продемонстрировать. Возьмите стакан с водой и размешайте в нем несколько капель молока, немного муки или мыла, так чтобы вода в стакане стала мутной. Затем пропустите через стакан свет фонарика. Вы увидите, что свет внутри стакана стал голубоватым . Вернее, голубоватым стал тот свет, который попал вам в глаза из стакана, то есть был отклонен и рассеян в растворе!
Но самое интересное, что свет на выходе из стакана, потеряв часть своей синей составляющей, будет уже не белым, а желтоватым! Если взять достаточно широкую емкость, то свет, многократно рассеявшись в дороге, окончательно потеряет синюю составляющую и выйдет из емкости уже не желтым, а красным.
Эффект Тиндаля касается рассеяния света в мутных жидкостях. Частички в такой жидкости должны иметь особую структуру поверхности - бороздки, решетки, поры, углы, размер которых сопоставим с длиной световой волны.
Благодаря эффекту Тиндаля существуют красивые голубые рачки сапфириниды. Эти крохотные, будто светящиеся изнутри, животные иногда становятся совершенно невидимыми для наблюдателя (рассеяние света уходит в ультрафиолетовую область)…
Эффект Тиндаля несет ответственность и за голубые глаза у людей!
Да-да, голубые глаза создает вовсе не голубой пигмент - его там попросту нет - но меланин , который рассеивает свет соответствующим образом!
Несколько лет спустя эффект Тиндаля был подробно изучен лордом Рэлеем. С тех пор рассеяние света на очень маленьких частицах стало называться рэлеевским рассеянием . Рэлей показал, что количество рассеянного света обратно пропорционально четвертой степени длины волны для достаточно мелких частиц. Отсюда следует, что синий свет на таких частицах рассеивается больше, чем красный, примерно в 10 раз: (700 нм/400 нм) 4 = 10
Пыль или молекулы?
Все это прекрасно, но наше небо заполнено воздухом, а не жидкостью, и в небе не плавают кусочки мыла или молока… Что за частицы рассеивают свет в воздухе? Тиндаль и Рэлей полагали, что голубой цвет неба должен быть из-за мелких частиц пыли и капель водяного пара, которые взвешены в атмосфере в точности как частички молока взвешены в воде.
Это ошибочное мнение, хотя и сегодня некоторые люди говорят, что цвет неба определяется паром и пылью. Если бы это было так, то цвет неба менялся бы гораздо сильнее в зависимости от влажности или тумана, чем он меняется на самом деле. Поэтому ученые предположили (правильно!), что для объяснения рассеяния достаточно молекул кислорода и азота. Это сам воздух, вернее, его молекулы рассеивают свет!
Голубое небо и облака на нем. Воздух рассеивает свет в соответствии с рэлеевским рассеянием, а более крупные частички облаков в соответствии с рассеянием Ми. Фото: Andrei Azanfirei/Flickr.com
Вопрос окончательно решил Альберт Эйнштейн в 1911 году, который рассчитал детальную формулу для рассеяния света в зависимости от молекул и дальнейшие эксперименты блестяще подтвердили его вычисления. Говорят, Эйнштейн даже смог использовать свои расчеты в качестве дополнительной проверки числа Авогадро!
Почему небо голубое, а не фиолетовое?
Кстати, если синий свет рассеивается в 10 раз больше, чем красный, то еще более короткие фиолетовые волны должны рассеиваться больше, чем синие! Возникает вопрос: почему небо не выглядит фиолетовым?
Во-первых, спектр излучения света от солнца не является одинаковым на всех длинах волн - максимум энергии в спектре Солнца приходится на зеленый свет. Во-вторых, коротковолновый фиолетовый свет активно поглощается в верхних слоях атмосферы (как и ультрафиолет!), поэтому в до поверхности Земли доходит меньше фиолетового, чем синего.
Наконец, третья причина - наши глаза менее чувствительны к фиолетовому свету, чем к синему .
Кривые чувствительности для трех типов колбочек в человеческом глазу.
У нас есть три типа цветовых рецепторов, или колбочек, в сетчатке глаз. Их называют красными, синими и зелеными, потому что они наиболее сильно реагируют на свет именно на этих длинах волн. Но на самом деле, они способны улавливать и свет других длин волн, перекрывая весь спектр.
Когда мы смотрим на небо, красные колбочки реагируют на небольшое количество рассеянного красного света, но также - менее сильно - на оранжевые и желтые длины волн. Зеленые колбочки реагируют на жёлтые и более сильно рассеянные зелёные и зелено-синие волны. Наконец, синие колбочки стимулируются цветами синих длин волн, которые очень сильно рассеиваются. Если бы в спектре не было синего и фиолетового, небо казалось бы голубым с легким зеленоватым оттенком. Но наиболее сильно рассеивающиеся волны синего и фиолетового цветов слегка стимулируют и красные колбочки, поэтому эти цвета кажутся синими с добавленным красным оттенком. Общий эффект заключается в том, что когда мы смотрим на небо, красные и зеленые колбочки стимулируются примерно одинаково , а синие стимулируются сильнее. Эта комбинация в итоге и образует голубое или синее небо.
Прекрасные закаты
Что может быть красивее тихих закатов на берегу моря или в степи? Когда воздух чистый и прозрачный, закат будет желтого цвета, точно как луч фонарика, пересекший стакан с раствором мыла: часть синего света рассеется и общий цвет Солнца сместится к красному концу спектра.
Закаты Солнца могут быть чрезвычайно разнообразными по цветовой гамме в зависимости от состояния атмосферы. Фото: Alex Derr
Другое дело, если воздух загрязнен мелкими частицами - гарью, пылью, смогом. В этом случае закат будет оранжевым и даже красным. Закаты над морем также могут быть оранжевыми из-за частиц соли, взвешенных в воздухе, которые могут создавать эффект Тиндаля. Небо вокруг солнца видно покрасневшим, а также свет, идущий прямо от солнца. Это связано с тем, что весь свет рассеивается относительно хорошо под небольшими углами, но тогда синий свет с большей вероятностью будет рассеиваться дважды и более на больших расстояниях, оставляя желтый, красный и оранжевый цвета.
Облака, голубая Луна и голубая дымка
Облака и пылевая дымка кажутся белыми, потому что они состоят из частиц, больших длин волн света. Такие частицы будут одинаково рассеивать все длины волн (рассеяния Ми).
Но иногда в воздухе могут быть частицы гораздо меньших размеров. Некоторые горные районы славятся своей голубой дымкой. Аэрозоли терпенов из растительности вступают в реакцию с озоном в атмосфере, образуя мелкие частицы диаметром около 200 нм, которые отлично рассеивают синий свет.
Голубая дымка над заливом Котор в Черногории. Фото: Rocher/Flickr.com
Лесной пожар или извержение вулкана могут иногда заполнять атмосферу мелкими частицами диаметром 500–800 нм, что является подходящим размером для рассеивания красного света. Это дает противоположность обычному эффекту Тиндаля и может привести к тому, что Луна приобретет синий оттенок, так как красный свет от Луны рассеян этими частицами. Настоящая голубая Луна - очень редкое явление!
Почему небо Марса красное?
Вот мы добрались и до Марса, небо на котором, судя по снимкам марсоходов и автоматических спускаемых аппаратов, то рыжее, то песочно-желтое, то серовато-голубое… Какое оно на самом деле?
Согласно физике, марсианское небо должно быть голубым. Оно и есть голубое , но только когда атмосфера на Красной планете спокойна. Однако на Марсе, как известно, часто дуют ветра. Несмотря на то что атмосфера планеты крайне разрежена, ветра способны поднимать миллионы тонн песка и пыли устраивать настоящие песчаные бури. Некоторые бури способны скрыть почти всю поверхность Марса!
После таких бурь в воздухе еще долго остаются взвешенными частички богатой железом пыли. Цвет этой пыли красный (это ржавчина), соответственно и небо на Марсе окрашивается в желтовато-оранжевый цвет.
Отражательные туманности
Наконец, заглянем далеко в космос, туда, где сейчас рождаются звезды.
Комплекс туманностей ро Змееносца. Фото: Jim Misti/Steve Mazlin/Robert Gendler
Вот целый комплекс из космических газопылевых облаков, расположенный на границе созвездий Змееносца и Скорпиона. Обратите внимание: часть облаков ярко светится красноватым свечением, другая часть, наоборот, поглощает свет и напоминает черные провалы. Наконец, третья часть имеет голубоватый цвет.
Все три типа облаков состоят в основном из водорода с небольшой примесью пыли и молекул. Почему же они выглядят по-разному? Все дело в их температуре. Нагретые светом погруженных в них звезд, облака начинают сами светиться. Красное свечение - излучение водорода. Очень холодные облака, наоборот, поглощают свет и потому непрозрачны для нас. Наконец, холодные, но расположенные недалеко от ярких звезд облака выглядят голубоватыми. Они отражают свет звезд, рассеивая его так же, как и атмосфера Земли!
Post Views: 5 604
Бездонное голубое небо поражает своим великолепием и чистотой. Создал ли его таким Творец или оно само появилось в процессе формирования , не так уж и важно.
Главное, что в ясные солнечные дни человек видит над своей головой прекрасную голубую гладь неба, которая наполняет его сердце и душу жизненным светом. О голубизне небесного свода написано немало поэтических строк; сине-голубое небо запечатлено на тысячах любительских и профессиональных фотографий; небо вдохновляет художников на создание поистине волшебных пейзажей и, наконец, прозрачное голубое небо можно назвать символом Вечности и Любви.
Восхищаясь красотой неба, многие из нас не задумываются над тем, почему в светлое время суток небо голубого цвета. Но однажды, решив найти ответ на этот вопрос, человек может столкнуться с малопонятными объяснениями.
Если вы по своей натуре больше лирик, чем физик, то написанное в этой статье покажется вам ясным и доступным. А простое знание причины того, почему же небо голубое, не лишит вас трепетного отношения к бесконечно голубому, словно огромное море, .
Чаще всего небом называют куполообразное пространство над землей, которое состоит из смеси азота, кислорода, углекислого газа и водяных паров. Голубой цвет небо приобретает благодаря пронизывающим атмосферу солнечным лучам. Что же происходит в небе с лучами солнца, которые по своей природе многоцветны? Попадая на молекулы воздуха, солнечный свет рассеивается на них. А более мелкие составляющие воздушной массы – электроны – этот свет излучают.
По закону Рэлея рассеивание света с меньшей длиной волны происходит быстрее. А у голубого, синего и фиолетового цветового спектра, на который разлагается в процессе взаимодействия с газами солнечный луч, длина волн значительно меньше, чем у красного, желтого, оранжевого и зеленого. В итоге получается, что сине-голубой напрямую зависит от скорости рассеивания соответствующих по цвету волн.
По такому же принципу объясняется красный цвет неба на закате. С приближением ночи происходит увеличение атмосферного слоя Земли, и короткие лучи голубого, синего и фиолетового спектра рассеиваются в верхних слоях. А в той части атмосферы, которую видит человек, преобладают лучи красного спектра.
Каким бы не было небо над нашими головами, оно неразделимо связано со всеми процессами, происходящими в атмосфере Земли. Пойдет ли дождь, посыплет ли снег, небо непременно станет серым. В ненастную погоду о небе говорят, что оно хмурится или плачет. Значит, в воображении людей небо запечатлено в сине-голубых тонах.
Мечта о голубом небе в дождливые дни не покидает человека. Даже те, кто любят меланхоличное настроение, навеваемое дождем, с нетерпением ждут, когда солнечный луч покажется из-за туч и небо засияет своей манящей синевой.
Летом нет ничего прекраснее, чем лежа в мягкой душистой траве смотреть на небо. Тонуть в нем взором и не думать, почему оно такое голубое. Следить за размеренным полетом птиц и не вспоминать о том, что небо может быть по-настоящему гневным.
Пытаться увидеть в небе ангелов и не чувствовать на своей коже горячих солнечных лучей. С небом можно экспериментировать, проявлять фантазию, просто жить. И, следуя известным строкам русского поэта Бориса Пастернака
«Во всем мне хочется дойти до самой сути
В работе, в поисках пути, в сердечной смуте…»
добраться до сути неба, которая безусловно заключена в его чудесной голубизне.
Для этого не нужно становиться художником, поэтом, музыкантом – научиться ощущать небо не только над головой, но и внутри себя, можно, будучи и учителем, и таксистом, и бизнесменом. Разлагая жизнь по цветовому спектру, подобно солнечному лучу, необходимо быстро становиться участником различных событий и рассеивать при этом исключительно чистый, добрый свет, напоминающий людям о голубом небе.
В статье можно узнать простое объяснение голубого (с оттенками) цвета неба. Ведь вопрос на самом деле очень интересный, особенно для детей. Давайте же найдем простое объяснение этому явлению, хотя сделать это не так просто как кажется.
Человеческий глаз способен видеть только три цвета, а не как бытует мнение, что глаз способен видеть много цветов. Это красный, зелёный и синий.
Введение: почему небо голубое?
Фотографическая плёнка построена именно на вышеизложенном принципе. В кадре три поверхности, каждая воспринимает только свой свет, изменяя окраску в соответствии поглощения лучей. Когда сквозь неё проходит свет электролампы, создающий изображение на экране мы видим миллионы оттенков, из-за их смешивания в различных пропорциях. Техника копирует природу. Ведь глаз человека работает именно по этому принципу. В нём находятся такие биологические элементы, которые реагируют только на свой цвет.
И при смешивании этих цветов в мозгу человека, мы наблюдаем тот цвет который отражает предмет. К примеру при смешивании синего и желтого, образуется зеленый цвет. Интересен тот факт, что жёлтый нам видится более бледным нежели синий или зелёный. Это цветовой обман человеческого глаза. На чёрно белой фотографии чётко видно, что жёлтый совсем не бледный.
Мы видим только тот цвет, который отражается от поверхности. Например, кожа у европейцев белая, а у жителей Африки почти чёрная. Это говорит лишь о том, что что у одних окраска кожи способна отражать все цвета, что происходит при смешении всех трёх основных цветов, а у других только поглощать. Ведь мы видим только отражённые лучи. В идеале, конечно, абсолютно белой и абсолютно чёрной кожи не бывает. Но я написала так, чтобы было понятней.
Ответ: почему небо голубое?
«Но причём здесь небо? - скажет теперь уже умудрённый опытом читатель, - разве небо способно отражать лучи». Согласна. Оно их пропускает, но воздух окружающий Землю, простирающийся на тысячу километров над поверхностью, не пропускает все лучи. Он, частично задерживает красный и зеленый, а синий пропускает. Поэтому устремив взгляд в небо мы видим его голубым, синим, а в непогоду фиолетовым и даже свинцовым. Человеческий глаз, в отличие от различных предметов, практически не отражает свет, а только поглощает своими колбочками и палочками, чувствительными к определённому цвету. А так как преобладает синий спектр лучей, то мы его и видим.
Небо выглядит голубым по той причине, что воздух рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее длинноволнового излучения света.
Но это не говорит о том, что небо не может быть красным, багряным, алым или розовом. По крайней мере его участки. Если понаблюдать его на восходе или закате, то вы будете поражены буйством кровавых красок. А вот зелёное, жёлтое небо вы не увидите. Почему так происходит? При восходе или закате солнце пронизывает атмосферу не сверху, а под очень маленьким углом, поэтому мы видим кровавую зарю или багровый закат.
Солнце, которое обогревает и освещает нашу Землю, благодаря которому мир раскрашивается разными цветами, излучает чисто белый свет. Но, когда мы смотрим на небосклон, видим синие и голубые цвета. Почему не белый, раз цвет солнечных лучей изначально такой, а воздух прозрачный?
Почему мы видим небо голубого цвета?
Белый цвет состоит из семи цветов радуги. То есть белый – это смесь красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Атмосфера Земли состоит из смеси газов. Солнечные лучи, достигая Земли, встречаются с молекулами газа. Здесь происходит отражение лучей и разложение их на семь цветов спектра. Лучи красного спектра (сюда относятся: красный, оранжевый, желтый) длиннее, они, в большинстве своем, проходят напрямую к земле, не задерживаясь в атмосфере. Лучи синего спектра (зеленый, голубой, синий, фиолетовый) являются коротковолновыми. Они-то и отскакивают от молекул воздуха в разные стороны (рассеиваются) и наполняют собой верхние слои атмосферы. Поэтому весь небосклон пронизан голубым светом, распространяющимся в разные стороны.
Стоит уточнить, почему мы не видим небо зеленым, а видим именно голубым. Это происходит, потому что цвета синего спектра перемешиваются между собой и в результате получается голубое небо. Кроме того, человеческий глаз лучше воспринимает голубой цвет, чем, например, фиолетовый. Тогда еще один интересный момент – почему небо голубое, а закат красный. Дело в том, что днем солнечные лучи направлены перпендикулярно к поверхности Земли, а во время заката и восхода – под углом. При таком положении лучей относительно Земли, им приходится двигаться в атмосфере на большие расстояния, поэтому волны короткого спектра уходят в стороны и становятся не видны, а волны длинного спектра частично рассеиваются по небосклону. Поэтому мы видим закат и восход в красных-оранжевых тонах.
Как объяснить ребенку, почему небо голубое?
Теперь, когда мы сами разобрались с цветом небосклона, давайте подумаем, как сделать доступным для детей объяснение вопроса, почему небо голубое. Например, можно так: солнечные лучи, достигая атмосферы Земли, встречаются с молекулами воздуха. Здесь происходит разложение солнечного луча на цветные световые волны. В результате красный, оранжевый, желтый свет продолжает движение к Земле, а цвета синего спектра задерживаются в верхних слоях атмосферы и распределяются по небосклону, окрашивая его в голубой цвет.
Зная своих детей и уровень их знаний о нашей планете, вы сможете сами понять, как проще объяснить своему ребенку, почему небо голубое.