Quand le vent souffle sur la belle ciel bleu cape transparente et moelleuse blanche, les gens commencent à lever les yeux de plus en plus souvent. S'il enfile en même temps un grand manteau de fourrure grise avec des fils de pluie argentés, alors ceux qui l'entourent se cachent sous des parapluies. Si la tenue est violet foncé, alors tout le monde est assis à la maison et veut voir le ciel bleu ensoleillé.
Et ce n'est que lorsque le ciel bleu ensoleillé tant attendu apparaît, qui revêt une robe bleue éblouissante décorée de rayons de soleil dorés, que les gens se réjouissent - et, souriants, quittent leur maison en prévision du beau temps.
La question de savoir pourquoi le ciel est bleu inquiète les esprits humains depuis des temps immémoriaux. Les légendes grecques ont trouvé leur réponse. Ils affirmaient que cette teinte lui était donnée par le cristal de roche le plus pur.
À l’époque de Léonard de Vinci et de Goethe, ils cherchaient également une réponse à la question de savoir pourquoi le ciel est bleu. Ils croyaient que la couleur bleue du ciel s’obtenait en mélangeant la lumière et l’obscurité. Mais plus tard, cette théorie a été réfutée comme intenable, car il s'est avéré qu'en combinant ces couleurs, vous ne pouvez obtenir que des tons du spectre gris, mais pas de couleur.
Après un certain temps, la réponse à la question de savoir pourquoi le ciel est bleu a été tentée d'être expliquée au XVIIIe siècle par Marriott, Bouguer et Euler. Ils croyaient que c’était la couleur naturelle des particules qui composaient l’air. Cette théorie était populaire même au début du siècle suivant, en particulier lorsqu'il a été découvert que l'oxygène liquide est bleu et que l'ozone liquide est bleu.
Saussure fut le premier à avoir une idée plus ou moins sensée, qui suggérait que si l'air était complètement pur, sans impuretés, le ciel se révélerait noir. Mais comme l'atmosphère contient divers éléments(par exemple, de la vapeur ou des gouttes d'eau), puis, reflétant la couleur, elles donnent au ciel la teinte souhaitée.
Après cela, les scientifiques ont commencé à se rapprocher de plus en plus de la vérité. Arago a découvert la polarisation, l'une des caractéristiques de la lumière diffusée qui rebondit sur le ciel. La physique a certainement aidé le scientifique dans cette découverte. Plus tard, d’autres chercheurs ont commencé à chercher la réponse. Dans le même temps, la question de savoir pourquoi le ciel est bleu a tellement intéressé les scientifiques que pour le découvrir, ils ont réalisé grande quantité diverses expériences qui ont conduit à l'idée que raison principale L’apparition de la couleur bleue est due au fait que les rayons de notre Soleil sont simplement dispersés dans l’atmosphère.
Explication
Le premier à créer une réponse mathématique diffusion moléculaire lumière, s'est avéré être l'explorateur britannique Rayleigh. Il a émis l’hypothèse que la lumière est diffusée non pas à cause des impuretés présentes dans l’atmosphère, mais à cause des molécules d’air elles-mêmes. Sa théorie a été développée - et c'est la conclusion à laquelle les scientifiques sont parvenus.
Les rayons du soleil parviennent jusqu'à la Terre à travers son atmosphère (une épaisse couche d'air), appelée enveloppe d'air planètes. Le ciel sombre est entièrement rempli d'air qui, bien que complètement transparent, n'est pas vide, mais est constitué de molécules de gaz - azote (78 %) et oxygène (21 %), ainsi que de gouttelettes d'eau, de vapeur, de cristaux de glace et de petits pièces matériau dur(par exemple, particules de poussière, suie, cendres, sel marin, etc.).
Certains rayons parviennent à passer librement entre molécules de gaz, les contournant complètement, et atteignant donc la surface de notre planète sans changements, mais la plupart des rayons entrent en collision avec des molécules de gaz qui s'excitent, reçoivent de l'énergie et sont libérées dans différents côtés des rayons multicolores, colorant complètement le ciel, nous faisant voir un ciel bleu ensoleillé.
La lumière blanche elle-même est composée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, que l’on peut souvent voir lorsqu’elle est décomposée en ses éléments constitutifs. Il se trouve que ce sont les molécules d'air qui diffusent le plus les couleurs bleues et violettes, car ce sont elles qui sont les plus partie courte spectre car ils ont la longueur d’onde la plus courte.
Lorsqu'il est mélangé dans une atmosphère de bleu et Fleurs pourpres Avec une petite quantité rouge, jaune et vert, le ciel commence à « briller » en bleu.
Puisque l'atmosphère de notre planète n'est pas homogène, mais plutôt différente (près de la surface de la Terre elle est plus dense qu'au-dessus), elle a une structure et des propriétés différentes, on peut observer des teintes bleues. Avant le coucher ou le lever du soleil, lorsque la longueur des rayons du soleil augmente considérablement, les couleurs bleues et violettes se dispersent dans l'atmosphère et n'atteignent absolument pas la surface de notre planète. Les vagues jaune-rouge que nous observons dans le ciel pendant cette période parviennent à atteindre.
La nuit, lorsque les rayons du soleil ne peuvent pas atteindre une certaine partie de la planète, l'atmosphère y devient transparente et nous voyons un espace « noir ». C’est exactement ainsi que les astronautes le voient au-dessus de l’atmosphère. Il convient de noter que les astronautes ont eu de la chance, car lorsqu'ils se trouvent à plus de 15 km au-dessus de la surface de la terre, pendant la journée, ils peuvent observer simultanément le Soleil et les étoiles.
Couleur du ciel sur d'autres planètes
Puisque la couleur du ciel dépend en grande partie de l’atmosphère, il n’est pas surprenant que différentes planètes il est de couleurs différentes. Il est intéressant de noter que l’atmosphère de Saturne est de la même couleur que celle de notre planète.
Le ciel d'Uranus est d'une très belle couleur aigue-marine. Son atmosphère est principalement composée d'hélium et d'hydrogène. Il contient également du méthane, qui absorbe complètement le rouge et disperse les couleurs vertes et bleues. Le ciel de Neptune est bleu : dans l'atmosphère de cette planète, il n'y a pas autant d'hélium et d'hydrogène que la nôtre, mais il y a beaucoup de méthane, qui neutralise la lumière rouge.
L'atmosphère sur la Lune, le satellite de la Terre, ainsi que sur Mercure et Pluton, est donc totalement absente. Rayons de lumière ne sont pas réfléchis, donc le ciel ici est noir et les étoiles se distinguent facilement. Bleu et couleurs vertes Les rayons du soleil sont complètement absorbés par l'atmosphère de Vénus et lorsque le Soleil est près de l'horizon, le ciel est jaune.
Nous sommes tous habitués au fait que la couleur du ciel est une caractéristique variable. Brouillard, nuages, heure de la journée - tout affecte la couleur du dôme au-dessus. Son évolution quotidienne n'occupe pas l'esprit de la plupart des adultes, ce qui n'est pas le cas des enfants. Ils s’intéressent constamment à la raison pour laquelle le ciel est bleu d’un point de vue physique ou à ce qui rend un coucher de soleil rouge. Essayons de comprendre ces questions pas si simples.
Changeable
Cela vaut la peine de commencer par répondre à la question de savoir ce que représente réellement le ciel. DANS ancien monde on le voyait véritablement comme un dôme recouvrant la Terre. Aujourd'hui, cependant, presque personne ne sait que, quelle que soit la hauteur de l'explorateur curieux, il ne pourra pas atteindre ce dôme. Le ciel n’est pas une chose, mais plutôt un panorama qui s’ouvre lorsqu’on le regarde depuis la surface de la planète, une sorte d’apparence tissée de lumière. De plus, si vous observez depuis différents points, cela peut paraître différent. Ainsi, en s'élevant au-dessus des nuages, une vue complètement différente s'ouvre à celle du sol à ce moment-là.
Un ciel clair est bleu, mais dès que les nuages apparaissent, il devient gris, plombé ou blanc sale. Le ciel nocturne est noir, on peut parfois y voir des zones rougeâtres. Ceci est une réflexion lumière artificielle villes. La raison de tous ces changements est la lumière et son interaction avec l’air et les particules. diverses substances En lui.
Nature de la couleur
Afin de répondre à la question de savoir pourquoi le ciel est bleu d'un point de vue physique, nous devons nous rappeler de quelle couleur il s'agit. C'est une vague d'une certaine longueur. La lumière provenant du Soleil vers la Terre est perçue comme blanche. On sait depuis les expériences de Newton qu'il s'agit d'un faisceau de sept rayons : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Les couleurs diffèrent en longueur d'onde. Le spectre rouge-orange comprend les ondes les plus impressionnantes dans ce paramètre. certaines parties du spectre sont caractérisées par des longueurs d’onde courtes. La décomposition de la lumière en un spectre se produit lorsqu'elle entre en collision avec des molécules de diverses substances, et certaines ondes peuvent être absorbées et d'autres peuvent être diffusées.
Enquête sur la cause
De nombreux scientifiques ont tenté d’expliquer pourquoi le ciel est bleu en termes de physique. Tous les chercheurs ont cherché à découvrir un phénomène ou un processus qui diffuse la lumière dans l'atmosphère de la planète de telle manière que seule la lumière bleue nous parvient. Les premiers candidats au rôle de telles particules étaient l'eau. On croyait qu’ils absorbaient la lumière rouge et transmettaient la lumière bleue, ce qui donnait un ciel bleu. Des calculs ultérieurs ont cependant montré que la quantité d'ozone, de cristaux de glace et de molécules de vapeur d'eau dans l'atmosphère n'est pas suffisante pour donner au ciel une couleur bleue.
La raison est la pollution
À l'étape suivante de la recherche, John Tyndall a suggéré que la poussière joue le rôle des particules souhaitées. La lumière bleue présente la plus grande résistance à la diffusion et est donc capable de traverser toutes les couches de poussière et autres particules en suspension. Tindall a mené une expérience qui a confirmé son hypothèse. Il a créé un modèle de smog en laboratoire et l'a éclairé avec une lumière blanche et brillante. Le smog a pris une teinte bleue. Le scientifique a tiré une conclusion sans ambiguïté de ses recherches : la couleur du ciel est déterminée par les particules de poussière, c'est-à-dire que si l'air de la Terre était pur, alors le ciel au-dessus des têtes des gens ne brillerait pas en bleu, mais en blanc.
La recherche du Seigneur
Le dernier point sur la question de savoir pourquoi le ciel est bleu (du point de vue de la physique) a été posé par le scientifique anglais Lord D. Rayleigh. Il a prouvé que ce n'est pas la poussière ou le smog qui colorent l'espace au-dessus de nos têtes dans l'ombre qui nous est familière. C'est dans l'air lui-même. Les molécules de gaz absorbent le plus et, avant tout, le plus longues vagues, équivalent au rouge. Le bleu se dissipe. C’est précisément ainsi qu’on explique aujourd’hui la couleur du ciel que l’on voit par temps clair.
Les plus attentifs remarqueront que, selon la logique des scientifiques, le dôme au-dessus devrait être violet, puisque cette couleur a la longueur d'onde la plus courte dans le domaine visible. Cependant, ce n’est pas une erreur : la proportion de violet dans le spectre est nettement inférieure à celle du bleu, et l’œil humain est plus sensible à ce dernier. En fait, le bleu que nous voyons est le résultat du mélange du bleu avec du violet et d’autres couleurs.
Couchers de soleil et nuages
Tout le monde sait que dans temps différent les jours où tu peux voir couleur différente ciel. Les photos de magnifiques couchers de soleil sur la mer ou sur un lac en sont une parfaite illustration. Toutes sortes de nuances de rouge et de jaune combinées au bleu et au bleu foncé rendent un tel spectacle inoubliable. Et cela s'explique par la même diffusion de la lumière. Le fait est qu'au coucher et à l'aube, les rayons du soleil doivent parcourir un trajet beaucoup plus long à travers l'atmosphère qu'au plus fort de la journée. Dans ce cas, la lumière de la partie bleu-vert du spectre est diffusée dans différents côtés et les nuages situés près de l'horizon se colorent en nuances de rouge.
Lorsque le ciel se couvre, l’image change complètement. incapable de surmonter couche dense, Et la plupart de ils n'atteignent tout simplement pas le sol. Les rayons qui ont réussi à traverser les nuages rencontrent des gouttes d'eau de pluie et des nuages, qui déforment à nouveau la lumière. À la suite de toutes ces transformations, il atteint le sol lumière blanche, si les nuages sont de petite taille et gris, lorsque le ciel est couvert de nuages impressionnants qui absorbent pour la deuxième fois une partie des rayons.
D'autres ciels
C'est intéressant que sur d'autres planètes système solaire Vu de la surface, on peut voir un ciel très différent de celui de la Terre. Sur objets spatiaux privés d'atmosphère, les rayons du soleil atteignent librement la surface. Du coup, le ciel ici est noir, sans aucune ombre. Cette image peut être vue sur la Lune, Mercure et Pluton.
Le ciel martien a une teinte rouge-orange. La raison en est la poussière qui remplit l’atmosphère de la planète. Il est peint dans différentes nuances de rouge et d'orange. Lorsque le Soleil se lève au-dessus de l'horizon, le ciel martien devient rouge rosé, tandis que la zone entourant immédiatement le disque de l'astre apparaît bleue, voire violette.
Le ciel au-dessus de Saturne est de la même couleur que sur Terre. Le ciel aigue-marine s'étend sur Uranus. La raison réside dans la brume de méthane située dans les planètes supérieures.
Vénus est cachée aux yeux des chercheurs par une dense couche de nuages. Il ne permet pas aux rayons du spectre bleu-vert d'atteindre la surface de la planète, le ciel ici est donc jaune-orange avec une bande grise le long de l'horizon.
Explorer l’espace au-dessus de nos têtes pendant la journée ne révèle pas moins de merveilles que l’étude du ciel étoilé. Comprendre les processus qui se déroulent dans les nuages et derrière eux permet de comprendre la raison de choses qui sont assez familières à l'homme moyen, mais que tout le monde ne peut cependant pas expliquer immédiatement.
Pourquoi le ciel est bleu ? Il est difficile de trouver une réponse à une question aussi simple. De nombreux scientifiques se sont creusés la tête à la recherche d’une réponse. La meilleure solution le problème a été proposé il y a environ 100 ans par un physicien anglais Seigneur John Rayleigh.
Le soleil émet une lumière blanche d’une pureté éblouissante. Cela signifie que la couleur du ciel devrait être la même, mais qu’il reste bleu. Qu'arrive-t-il à la lumière blanche dans l'atmosphère terrestre ?
La lumière blanche est un mélange de rayons colorés. En utilisant un prisme, nous pouvons créer un arc-en-ciel.
Le prisme divise le faisceau blanc en bandes colorées :
■Rouge
■Orange
■ Jaune
■ Vert
■ Bleu
■ Bleu
■ Violet
En se combinant, ces rayons forment à nouveau une lumière blanche. On peut supposer que la lumière solaire est d’abord divisée en composantes colorées. Puis quelque chose se produit et seuls les rayons bleus atteignent la surface de la Terre.
Alors pourquoi le ciel est-il bleu ?
Il y a plusieurs explications possibles. L'air entourant la Terre est un mélange de gaz : azote, oxygène, argon et autres. Il y a aussi de la vapeur d’eau et des cristaux de glace dans l’atmosphère. La poussière et autres particules sont en suspension dans l'air particules fines. DANS couches supérieures Il y a une couche d'ozone dans l'atmosphère. Est-ce que cela pourrait être la raison ? Certains scientifiques pensaient que les molécules d’ozone et d’eau absorbaient les rayons rouges et transmettaient les bleus. Mais il s’est avéré qu’il n’y avait tout simplement pas assez d’ozone et d’eau dans l’atmosphère pour colorer le ciel en bleu.
En 1869, un Anglais John Tindall suggèrent que la poussière et d'autres particules diffusent la lumière. La lumière bleue est la moins diffusée et traverse des couches de telles particules pour atteindre la surface de la Terre. Dans son laboratoire, il a créé un modèle de smog et l'a éclairé avec un faisceau blanc brillant. Le smog est devenu d’un bleu profond. Tindall a décidé que si l'air était absolument clair, rien ne disperserait la lumière et nous pourrions admirer le ciel blanc et éclatant. Seigneur Rayleigh a également soutenu cette idée, mais pas pour longtemps. En 1899, il publia son explication :
C’est l’air, et non la poussière ou la fumée, qui colore le ciel en bleu.
La théorie principale sur la couleur bleue du ciel
Certains rayons du soleil passent entre les molécules de gaz sans les heurter et atteignent la surface de la Terre sans modification. L’autre partie, plus grande, est absorbée par les molécules de gaz. Lorsque les photons sont absorbés, les molécules s’excitent, c’est-à-dire qu’elles se chargent d’énergie, puis l’émettent sous forme de photons. Ces photons secondaires ont des longueurs d’onde différentes et peuvent être de n’importe quelle couleur, du rouge au violet. Ils s'envolent dans toutes les directions : vers la Terre, vers le Soleil et sur les côtés. Lord Rayleigh a suggéré que la couleur du faisceau émis dépend de la prédominance de quanta d'une couleur ou d'une autre dans le faisceau. Lorsqu’une molécule de gaz entre en collision avec des photons de rayons solaires, il existe huit quanta bleus pour un quantum rouge secondaire.
Quel est le résultat? Une lumière bleue intense provenant de milliards de molécules de gaz présentes dans l’atmosphère se déverse littéralement sur nous de toutes les directions. Cette lumière contient des photons d’autres couleurs mélangés, elle n’est donc pas purement bleue.
Pourquoi alors le coucher de soleil est-il rouge ?
Mais le ciel n’est pas toujours bleu. La question se pose naturellement : si on voit tout au long de la journée ciel bleu pourquoi le coucher de soleil est-il rouge ? La couleur rouge est la moins dispersée par les molécules de gaz. Au coucher du soleil, le Soleil s'approche de l'horizon et le rayon du soleil est dirigé vers la surface de la Terre non pas verticalement, comme pendant la journée, mais selon un angle.
Par conséquent, le chemin qu’il emprunte à travers l’atmosphère est très En outre qu'elle a lieu pendant la journée lorsque le Soleil est haut. De ce fait, le spectre bleu-bleu est absorbé dans une épaisse couche de l’atmosphère et n’atteint pas la Terre. Et les plus longs les ondes lumineuses du spectre rouge-jaune atteignent la surface de la Terre, colorant le ciel et les nuages des couleurs rouge et jaune caractéristiques du coucher du soleil.
Explication scientifique
Ci-dessus, nous avons donné la réponse comparativement dans un langage simple. Ci-dessous, nous citons la justification en utilisant termes scientifiques et des formules.
Extrait du Wiki :
La raison pour laquelle le ciel apparaît bleu est que l’air diffuse davantage la lumière de courte longueur d’onde que la lumière de longue longueur d’onde. L'intensité de la diffusion Rayleigh, provoquée par les fluctuations du nombre de molécules de gaz de l'air dans des volumes proportionnés aux longueurs d'onde de la lumière, est proportionnelle à 1/λ 4, λ est la longueur d'onde, c'est-à-dire que la partie violette du spectre visible est diffusée approximativement 16 fois plus intensément que le rouge. Parce que la lumière bleue a une longueur d’onde plus courte, à l’extrémité du spectre visible, elle est davantage diffusée dans l’atmosphère que la lumière rouge. Pour cette raison, la zone du ciel en dehors de la direction du Soleil a une couleur bleue (mais pas violette, car le spectre solaire est inégal et l'intensité de la couleur violette y est moindre, et également en raison de la sensibilité plus faible. de l'oeil à couleur violet et plus encore au bleu, qui irrite non seulement les personnes sensibles au couleur bleue cônes dans la rétine, mais également sensible aux rayons rouges et verts).
Au coucher et à l’aube, la lumière passe tangentiellement à la surface de la terre, le chemin parcouru par la lumière dans l'atmosphère devient donc beaucoup plus long que pendant la journée. Pour cette raison, la plupart des bleus et même lumière verte se dissipe du direct lumière du soleil, par conséquent, la lumière directe du soleil, ainsi que les nuages éclairés par celui-ci et le ciel près de l'horizon, sont peints dans des tons rouges.
Probablement, avec une composition différente de l'atmosphère, par exemple sur d'autres planètes, la couleur du ciel, y compris au coucher du soleil, peut être différente. Par exemple, la couleur du ciel sur Mars est rose rougeâtre.
La diffusion et l’absorption sont les principales raisons de l’affaiblissement de l’intensité lumineuse dans l’atmosphère. La diffusion varie en fonction du rapport entre le diamètre de la particule diffusante et la longueur d'onde de la lumière. Lorsque ce rapport est inférieur à 1/10, il se produit une diffusion Rayleigh, dans laquelle le coefficient de diffusion est proportionnel à 1/λ 4 . À des valeurs plus grandes du rapport entre la taille des particules diffusantes et la longueur d'onde, la loi de diffusion change selon l'équation de Gustave Mie ; lorsque ce rapport est supérieur à 10, les lois de l'optique géométrique sont appliquées avec une précision suffisante pour la pratique.
La beauté du ciel a été représentée plus d'une fois par les artistes, décrite par les écrivains et les poètes, même les gens qui sont très éloignés de l'art regardent cet abîme séduisant, l'admirent, ne trouvant ni les mots ni les émotions suffisantes pour exprimer ces sentiments qui remuent le ciel. âme et esprit. Les hauteurs attirent une personne dans n'importe quel rôle, elle est belle avec sa surface bleu cristal, non moins attrayantes ses ruisseaux bouillonnants de nuages blancs-gris, remplacés par de légères inclusions de cirrus ou de cumulus luxuriants « agneaux ». Et aussi mélancolique que puisse paraître le ciel nuageux, enveloppant par sa profondeur, assourdissant et pressant par toute sa masse, il provoque également une tempête d'émotions et d'expériences, amenant les pensées à une vague particulière.
La beauté est vue par le spectateur
Chaque personne perçoit le monde différemment. Pour certains, elle est sombre et grise, tandis que d'autres, au contraire, n'y voient qu'une planète fleurie, verte et pleine de couleurs. Nous évaluons également différemment le ciel au-dessus de nos têtes. Si nous prenons en compte une personne ayant une perception ordinaire des couleurs, elle verra alors le ciel tel qu'on le considère communément - bleu, gris, rosé au coucher du soleil, gris fumé à l'aube.
En fait, ces couleurs ne sont que ce que nos yeux et notre cerveau sont capables de nous transmettre. Il est plus facile pour l’œil humain de percevoir un ciel nuageux comme étant gris. Par temps clair, nous avons un azur infini au-dessus de nos têtes, mais en réalité le dôme atmosphérique est plus proche teinte violette, si vous le regardez depuis la Terre.
Dans cette publication, nous découvrirons pourquoi le ciel est gris par temps nuageux et ce qui détermine la saturation de cette couleur, nous découvrirons également comment sa couleur change au cours de la journée et de l'année et ce qui affecte ces processus.
Océan sans fond au-dessus
Au-dessus du territoire pays européens Le ciel pendant la saison chaude surprend généralement par sa richesse. Parfois, on peut en dire qu'il est bleu-bleu. Cependant, si nous consacrons au moins une journée à ce qui se passe au-dessus de nos têtes et observons attentivement processus naturels, on peut alors remarquer une gradation de couleur, qui change beaucoup depuis le moment où le soleil se lève jusqu'au moment où il se couche complètement.
En été, le ciel semble si clair et visuellement haut en raison de la faible humidité, du manque de grande quantité des nuages qui, accumulant de l'eau, descendent progressivement plus près du sol. Par temps clair, notre regard ne regarde même pas à des centaines de mètres devant nous, mais à une distance de 1 à 1,5 km. C'est pourquoi nous percevons le ciel comme haut et lumineux - l'absence d'interférence dans le trajet des rayons lumineux dans l'atmosphère garantit qu'ils ne se réfractent pas et les yeux perçoivent sa couleur comme bleue.
Pourquoi le ciel change de couleur
Ce changement est décrit par la science, quoique de façon moins pittoresque que par les écrivains, et est appelé rayonnement diffus du ciel. Dans un langage simple et accessible au lecteur, les processus de formation des couleurs dans le ciel peuvent être expliqués comme suit. La lumière émise par le soleil traverse la couche d’air autour de la Terre, qui la diffuse. Ce processus se produit plus simplement avec des ondes courtes. Pendant la montée maximale corps céleste au-dessus de notre planète, en un point situé en dehors de sa direction, on observera la couleur bleue la plus brillante et la plus saturée.
Cependant, lorsque le soleil se couche ou se lève, ses rayons passent tangentiellement à la surface de la Terre, la lumière qu'ils émettent doit parcourir un chemin plus long, ce qui signifie qu'ils sont beaucoup plus dispersés dans l'air. dans une plus grande mesure que pendant la journée. En conséquence, une personne perçoit le ciel dans des couleurs roses et rouges le matin et le soir. Ce phénomène est plus visible lorsque le ciel est nuageux au-dessus de nous. Les nuages et les nuages deviennent alors très brillants, la lueur du soleil couchant les colore d'une manière époustouflante.
Acier tempête
Mais qu’est-ce qu’un ciel nuageux ? Pourquoi ça devient comme ça ? Ce phénomène est l'un des maillons du cycle de l'eau de la nature. S'élevant vers le haut sous forme de vapeur, les particules d'eau pénètrent dans la couche atmosphérique avec une température plus basse. Accumulation et refroidissement haute altitude, ils se connectent les uns aux autres et se transforment en gouttes. A ce moment où ces particules sont encore très petites, de magnifiques cumulus blancs apparaissent à nos yeux. Cependant, plus les gouttes sont grosses, plus il y a de gris dans les nuages.
Parfois, en regardant le ciel dans lequel nagent ces énormes « agneaux », on peut voir qu’une partie d’eux est colorée. Couleur grise, d’autres prennent même une teinte tonitruante d’acier. Cette transformation s'explique par le fait que les gouttes dans les nuages ont des tailles différentes et leur forme, c'est pourquoi ils réfractent la lumière différemment. Lorsque le ciel est complètement nuageux, il est entièrement peint dans des tons gris souris, seule la lumière blanche nous parvient.
De vastes étendues enfumées
Il y a des jours où le ciel gris et nuageux ne présente pas une seule éclaircie. Cela se produit lorsque la concentration de nuages et de nuages est très élevée, ils enveloppent tout l'espace visuel au-dessus. Parfois, ils sont perçus comme une énorme masse pressante, prête à s'effondrer sur votre tête. De plus, ce phénomène se manifeste de manière plus caractéristique en automne et en hiver, lorsque la température de l'air est basse, mais que l'humidité, au contraire, est élevée et se situe entre 80 et 90 %.
Ces jours-là, les nuages sont très proches de la surface de la terre ; ils ne se trouvent qu'à cent ou deux mètres de celle-ci. La description d'un ciel nuageux a souvent des notes mélancoliques et dépressives, et cela est très probablement lié précisément aux sensations qui surviennent lorsque vous vous sentez seul avec ce sombre colosse, prêt à vous tomber dessus avec la pluie et le froid.
Mais tout aurait pu être différent...
Les tons dans lesquels joue le ciel dépendent de l'intensité du rayonnement lumineux et de la longueur d'onde qui atteint la planète, donc en hiver, même en jours clairs il est gris-bleu. Mais plus le printemps est proche et plus le soleil est haut, plus son bleu est brillant, surtout les jours où la brume de la haute atmosphère, qui déforme la lumière, se dissipe.
Les scientifiques ont découvert que sur d'autres planètes, le ciel n'a peut-être pas les couleurs bleues et bleues auxquelles nous sommes habitués. couleurs grises, sur Mars par exemple, il est rose même en plein jour.
Mais combien de couleurs différentes y a-t-il qui rendent les choses qui nous entourent colorées ? ET savoir scientifique Il est déjà possible de répondre à bon nombre de ces questions. Par exemple, expliquez couleur du ciel.
Pour commencer, il faudra mentionner le grand Isaac Newton, qui a observé la décomposition du soleil blanc lors de son passage à travers prisme de verre. Ce qu'il a vu s'appelle maintenant un phénomène écarts, et l'image multicolore elle-même - gamme. Les couleurs obtenues correspondaient exactement aux couleurs de l’arc-en-ciel. Autrement dit, Newton a observé un arc-en-ciel en laboratoire ! C'est grâce à ses expériences de la fin du XVIIIe siècle qu'il fut établi que la lumière blanche est un mélange Couleurs variées. De plus, le même Newton a prouvé que si la lumière décomposée en spectre est à nouveau mélangée, alors une lumière blanche sera obtenue. Au XIXe siècle, il a été démontré que la lumière se propage à une vitesse énorme de 300 000 km/s. ondes électromagnétiques. Et déjà au début du siècle dernier, cette connaissance était complétée par l'idée d'un quantum de lumière - photon. Ainsi, la lumière a une double nature : à la fois ondes et particules. Cette unification est devenue l'explication de nombreux phénomènes, notamment le spectre du rayonnement thermique des corps chauffés. Tel que le nôtre.
Après cette introduction, il est temps de passer à notre sujet. La couleur bleue du ciel... Qui ne l'a pas admiré au moins deux fois dans sa vie ! Mais est-il si simple de dire que la diffusion de la lumière dans l’atmosphère est à blâmer ? Pourquoi alors la couleur du ciel n’est-elle pas bleue à la lumière ? pleine lune? Pourquoi la couleur bleue n’est-elle pas la même dans toutes les parties du ciel ? Qu’arrive-t-il à la couleur du ciel lorsque le soleil se lève et se couche ? Après tout, il peut être jaune, rose et même vert. Mais ce sont toujours des caractéristiques de la diffusion. Par conséquent, examinons-le plus en détail.
L'explication de la couleur du ciel et de ses caractéristiques appartient au physicien anglais John William Rayleigh, qui a étudié la diffusion de la lumière. C'est lui qui a souligné que la couleur du ciel est déterminée par la dépendance de la diffusion à la fréquence de la lumière. Le rayonnement du Soleil, pénétrant dans l'air, interagit avec les molécules de gaz qui composent l'air. Et puisque l'énergie quantique de lumière- le photon augmente avec la longueur d'onde lumineuse décroissante, alors l'effet le plus fort sur les molécules de gaz, ou plus précisément sur les électrons de ces molécules, est exercé par les photons des parties bleue et violette spectre lumineux. Arrivée à oscillations forcées, les électrons restituent l’énergie prélevée sur l’onde lumineuse sous forme de photons de rayonnement. Seuls ces photons secondaires sont déjà émis dans toutes les directions, pas seulement dans la direction de la lumière initialement incidente. Ce sera le processus de diffusion de la lumière. De plus, il faut prendre en compte mouvement constant l'air et les fluctuations de sa densité. Sinon nous aurions vu un ciel noir.
Revenons maintenant à Radiation thermique tél. L'énergie dans son spectre est inégalement répartie et est décrite sur la base de lois établies par le physicien allemand Wilhelm Wien. Le spectre de notre Soleil sera tout aussi inégal en énergies photoniques. Autrement dit, il y aura beaucoup moins de photons de la partie violette que de photons de la partie bleue, et encore plus de photons de la partie bleue. Si l’on prend également en compte la physiologie de la vision, à savoir la sensibilité maximale de notre œil à la couleur bleu-vert, on se retrouve alors avec un ciel bleu ou bleu foncé.
Veuillez noter que plus le chemin est long rayon de soleil dans l'atmosphère, moins il y reste de photons sans interaction provenant des régions bleues et bleues du spectre. Par conséquent, la couleur du ciel est inégale et les couleurs du matin ou du soir sont jaune-rouge en raison de long chemin la lumière à travers l'atmosphère. De plus, la poussière, la fumée et d’autres particules contenues dans l’air affectent également grandement la diffusion de la lumière dans l’atmosphère. On peut rappeler des peintures londoniennes célèbres sur ce sujet. Ou des souvenirs du désastre de 1883 survenu lors de l’éruption du volcan Krakatoa. Les cendres de l'éruption qui sont entrées dans l'atmosphère ont provoqué la couleur bleuâtre du Soleil dans de nombreux pays de la région du Pacifique, ainsi que les aubes rouges observées sur toute la Terre. Mais ces effets sont déjà expliqués par une autre théorie : la théorie de la diffusion par des particules proportionnelle à la longueur d'onde de la lumière. Cette théorie a été proposée au monde par le physicien allemand Gustav Mie. idée principale elle - de telles particules en raison de leur parenté grandes tailles La lumière rouge est plus fortement diffusée que la bleue ou le violet.
Ainsi, la couleur du ciel n'est pas seulement une source d'inspiration pour les poètes et les artistes, mais la conséquence de subtiles influences. lois physiques que le génie humain a réussi à découvrir.
