Почему небо голубое, закат красный, а Солнце жёлтое? Почему звёзды мерцают, а планеты светят ровно? Видно ли звёзды со дна колодца?
Почему небо голубое, а закат красный?
Космическое пространство заполнено светом, но этот свет невидим – в космосе небо чёрное. Свет невидим до тех пор, пока он не попадёт на препятствие на своем пути. В земной атмосфере свет движется почти по прямой линии, до тех пор, пока не попадает на пылинки, капли воды и на молекулы воздуха.
Белый солнечный свет состоит из семи цветов, это известно ещё со школы. При прохождении через призму лучи разного цвета отклоняются по-разному.
Разные цвета имеют разную длину волны, которая увеличивается от фиолетового края спектра к красному. При прохождении света через атмосферу, все цвета рассеиваются и поглощаются, но сначала – в основном лучи фиолетового цвета, затем синего, вблизи поверхности Земли – голубого цвета. До уровня поверхности Земли почти не доходят лучи фиолетового и синего цвета. Мы смотрим на Солнце и видим его жёлтым, мы смотрим на небо и видим его голубым – это рассеянный солнечный свет. Свет с большей длиной волны – зелёный, жёлтый и т.д. рассеивается меньше. Космонавты при старте с Земли видят небо вначале голубым, затем синим, потом фиолетовым и за пределами атмосферы чёрным.
Нетрудно узнать, глядя на спектр, каким был бы цвет неба, если бы атмосфера была более мощной – он был бы зелёным, при ещё более мощной атмосфере – жёлтым, и т.д. При очень мощной атмосфере, как у планет-гигантов, небо было бы чёрным, потому что все лучи рассеивались и поглощались бы в атмосфере и не доходили до её поверхности.
Почему закат красного цвета? Лучи Солнца, чтобы дойти до нас, проходят путь намного длиннее, чем когда Солнце высоко над горизонтом. И плюс к тому – в приземном слое атмосферы больше пыли, дыма и других примесей, особенно в городах. Существует примета погоды – если закат красный, то завтра жди ветра. Солнце заходит на западе, а летом преобладают ветры западного направления. И где-то ветер уже есть, и он поднимает в воздух много пыли и других примесей, отчего поглощается и рассеивается сильнее свет с короткой длиной волны, особенно зелёный, и цвет Солнца становится краснее. Лучи красного цвета, у которых больше длина волны, меньше поглощаются и лучше распространяются в приземном слое атмосферы.
Почему Солнце – жёлтого цвета? Действительный цвет Солнца – белый, таким его видят космонавты.
“Но знали ли вы, что цвет Солнца на самом деле белый?“
http://universetoday-rus.com/blog/2012-10-26-690
“Если бы вы могли путешествовать в космосе и смотреть на Солнце, вы бы обнаружили, что оно на самом деле белое, а не желтое“.
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?news=4739&page=news
Если быть совсем точным, то астрономы считают, что цвет Солнца – желтоватый.
Почему мы видим Солнце жёлтого цвета? Здесь играют роль два фактора. Первый состоит в том, что при прохождении через атмосферу белый солнечный свет теряет лучи фиолетового, синего и голубого цветов, и от этого кажется жёлтым. И ещё один фактор – то, что мы смотрим на Солнце на голубом фоне, из-за этого оно ещё больше кажется жёлтым.
О том, что фон, на котором находится изображение, сильно влияет на видимый цвет изображения, можно ещё раз убедиться на следующем примере.
Кажется, что один из кружочков светлее, а другой темнее. Иллюзия настолько сильная, что трудно поверить, что они одинаковые.
Сохранив изображение на компьютере, можно открыть изображение в одной из программ просмотра изображений, выделить участок “светлого“ кружка и переместить его к “тёмному“, и наоборот, тогда можно убедиться, что это иллюзия.
Можно ещё распечатать изображение и вырезать кружки и положить рядом. Можно сохранить это изображение два раза на компьютер и на увеличенных изображениях сопоставить цвет кружков. Проделайте этот опыт в присутствии детей – и неизвестно, кто удивится больше, дети или взрослые.
Почему звёзды мерцают, а планеты светят ровно?
Мерцание – это не свойство, присущее самим звёздам. Если бы мы взглянули на звезды в открытом космосе, где нет атмосферы, мы бы не заметим мерцания звёзд: они сияют там спокойным, постоянным светом. Причина мерцания – земная атмосфера, через которую лучи звёзд проходят, прежде чем достигнуть глаза. Приблизительно то же происходит, когда в жаркие дни почва сильно нагрета солнцем. Очень тонкому лучу света от звезды в этом случае приходится пронизывать не однородную среду, а газовые слои различной температуры, плотности, а значит и различной преломляемости, при условии, что слои воздуха находятся в постоянном движении. Лучи света претерпевают многочисленные отклонения от прямого пути, отсюда – частые изменения яркости звезды. А так как преломление сопровождается цветорассеянием, то наряду с колебаниями яркости наблюдаются и изменения окраски.
Интересное наблюдение: выберите яркую звезду, желательно низко над горизонтом. Вытяните руку в направлении звезды и посмотрите на руку, изображение звезды при этом раздвоится. Вопрос: почему два изображения одной и той же звезды мерцают вразнобой?
Ответ в том, что в тот и другой глаз лучи от звезды идут хотя и недалеко друг от друга, но по разным путям. И этого оказалось достаточно, чтобы, проделывая длинный путь в атмосфере, луч проходит через разные условия.
Почему же планеты, в отличие от звёзд, не мерцают, а светят ровно? Планеты гораздо ближе к нам, чем звёзды, и они представляются глазу не точкой, а светящимся маленьким кружком, диском, хотя и малых угловых размеров, так что кажутся точками.
Каждая отдельная точка такого кружка, конечно, тоже мерцает, но перемены яркости и цвета отдельных точек совершаются независимо одна от другой, в разные моменты времени, а потому восполняют друг друга, мерцают сразу во многих точках, но в разные моменты времени, так что общая сила света планеты остаётся практически неизменной. Отсюда – спокойный, немерцающий блеск планет. И таким образом можно отличить планету от звезды.
Замечательное фото сделал фотограф. Когда Марс находился недалеко от звезды альфа Льва, он закрепил фотоаппарат не жёстко на штативе, а так, чтобы он мог раскачиваться в двух плоскостях, и установил длинную выдержку. В результате получилась развёртка во времени изображений звезды и планеты – меняющая яркость и цвет звезда и немигающий Марс.
Изображение взято здесь.
Видно ли звёзды со дна колодца?
“Ведь в колодце даже днём звёзды отражаются“ – кто не слышал эти слова из песни? Отражаются-то они, конечно, отражаются, но никто их там никогда не видел, по той же причине, по которой они не видны и на небе. А почему они не видны на небе днём, ведь они светят так же, как и ночью? Да по той простой причине, что небо по сравнению с ночным – намного более яркое от рассеянного солнечного света. С первыми солнечными лучами утренней зари гаснут самые слабые звёзды, затем те что ярче и, наконец, самые яркие. Но на вершине горы Эльбрус (Н = 5,6 км), например, днём видно самые яркие звёзды. А на уровне земли они бывают видны тогда, когда рассеянного солнечного света становится намного меньше – во время полного солнечного затмения.
А видно ли звёзды со дна колодца?
Если бы атмосферы не было, то звёзды видны были бы из колодца так же, как и с поверхности земли.
Более двух тысячелетий назад греческий философ Аристотель писал, что из глубокой пещеры днём видно звезды. Позже римский историк Плиний повторил его слова, заменив пещеру колодцем. Упоминали об этом и другие писатели. Киплинг: «Со дна глубокого ущелья в полдень видны звезды». Киплинг, скорее всего, имел в виду ущелье высоко в горах.
Несколько цитат.
“Однажды в экспедиции на о. Хортица мы чистили колодец, и когда внизу я поднял голову вверх, то увидел звезду. Естественно, когда я поднялся наверх, то звезда никуда не исчезла, наступили сумерки“.
“А я кажу, шо видно! Мій дід чистив колодязі і говорив, що з дуже глибокого видно зірки на небі навіть в день… І по фізиці в школі теж говорили, що видно“.
“…в детской советской энциклопедии было написано, что увидеть звезды можно, но не из колодца, а из шахты. И шахта должна быть не очень широкая и метров сто в глубину“.
“На земле со дна колодца видны звезды даже в полдень – условия освещения (нет ярких объектов в поле зрения) и соответствующая аккомодация глаза“.
“Никакая это не байка! Мой прадед видел, когда сам копал колодец! Это правда, то что видны звёзды“.
“Действительно видно, если колодец глубокий“.
Звёзды видно далеко не из каждого колодца. Для того чтобы увидеть звёзды, необходимо соблюдение нескольких условий. Колодец должен быть достаточно глубоким. Солнечный свет не должен падать на колодец – он должен находиться в тени, тогда солнечные лучи не попадают на верх колодца и потом в глаза и не слепят их. И стенки колодца должны быть тёмными, не отражать, а поглощать как можно больше света. И в самом низу колодца, в темноте зрачок увеличивается, как в сумерках на поверхности земли.
А почему в телескоп видно звёзды днём? Да потому что объектив телескопа собирает света от звезды намного больше, чем глаз человека. При этом, если диаметр объектива небольшого телескопа больше диаметра зрачка в 30 раз, то площадь его больше площади зрачка в 900 раз, и света он собирает в 900 раз больше, чем хрусталик, и звезда становится ярче во столько же раз. При этом, если у телескопа 50-кратное увеличение, то площадь видимого участка неба меньше в 2500 раз, рассеянного солнечного света попадает в глаз во столько же раз меньше, так что звёзда или планета видны днём в телескоп хорошо, надо только знать, где они находятся.
В.Хлыновский
