Почему Солнце на закате красное?
Закаты Солнца нередко порождают красивейшие картины. Небо и облака окрашиваются разными цветами — здесь и красный, и розовый, и желтый, и нежно-голубой. Ни один закат не повторяется! Очевидно, вся эта красота возможна благодаря тому, что заходящее Солнце меняет свой цвет с ярко-желтого на оранжевый и даже красный. Но почему так происходит? Почему солнце на закате красное?
На самом деле физика процесса очень простая.
Во время закатов Солнце часто бывает красным или оранжевым. Почему? Фото: Виталий Копа
Как известно, Земля окружена атмосферой (проще говоря, воздухом). И это очень хорошо, ведь мы ею дышим! Атмосфера состоит в основном из двух газов — азота и кислорода. Кроме того, в небольших количествах в ней присутствуют аргон, пары воды и углекислый газ. Все это существует в виде беспорядочно летающих вокруг нас и сталкивающихся друг с другом молекул.
Свет Солнца, прежде чем попасть в наши глаза, должен вначале преодолеть 150 миллионов километров — расстояние от Солнца до Земли (и в этом нет никакой проблемы — свет проделывает этот фокус всего за 8 минут), а затем пройти сквозь толщу атмосферы. И вот здесь у солнечного света начинаются проблемы.
Если вы помните, свет, который излучает Солнце, практически белый. Ну хорошо, возможно, чуть-чуть желтоватый. А что это значит? Это значит, что в пучке солнечного света присутствует свет самых разных длин волн — от фиолетового (длина волны которого составляет примерно 400 нм) до красного (760 нм). Больше всего в солнечном свете зеленого и желтого света, но, сливаясь и перемешиваясь с фиолетовым, синим, оранжевым и красным, он становится белым.
Но что происходит со светом, когда он проходит через земную атмосферу? Он сталкивается с беспорядочно летающими тут и там молекулами воздуха! Молекулы эти очень маленькие, но и длина волны видимого света такая же маленькая. Следовательно, часть света будет рассеяна в разные стороны и не дойдет до наших глаз. А может быть, и дойдет, но переотразившись от какой-нибудь другой молекулы.
Когда Солнце на закате, свет от него проходит через большую толщу атмосферы, чем днем, когда наше дневное светило находится вблизи зенита. Молекулы атмосферы поглощают и рассеивают синий свет гораздо лучше, чем красный, поэтому солнечный свет теряет коротковолновую составляющую и доходит до нас красноватым и сильно ослабленным.
Встает вопрос: одинаково ли рассеивается свет разных длин волн? Оказывается, нет, не одинаково. Чем короче длина волны, тем труднее избежать свету столкновения со встретившейся на его пути молекулой. Это и понятно — длинноволновому свету легче обогнуть препятствие, чем коротковолновому.
Следовательно, голубой и фиолетовый свет, идущий от Солнца будет лучше рассеиваться в небе, чем оранжевый и красный.
А теперь взгляните днем на небо. Какого оно цвета? Конечно, голубого, если только не затянуто облаками. А Солнце какого цвета? Скорее всего, желтое! Почему? Потому что ему не хватает того самого голубого и синего света, который был отнят и рассеян атмосферой Земли, чтобы быть белым!
Кстати, вот тут вы можете почитать, почему небо голубое. Но, я думаю, все уже ясно, верно?
Что же происходит на закате Солнца? А происходит очень интересная вещь: свет звезды проходит через бо́льшую толщу атмосферы, чем днем. Согласны? Значит, солнечный свет потеряет еще больше коротковолнового света, пока дойдет до нас! Доходит до того, что даже желтый и зеленый свет Солнца, рассеивающийся хуже, чем синий, также рассеивается в достаточных количествах, окрашивая небо в самые разные оттенки. В итоге непосредственно от Солнца доходит до нас только самый длинноволновый красный свет! И сама наша дневная звезда на закате бывает совсем не яркая. Еще бы — ведь большая часть его света была отобрана атмосферой!
Красоту закатов создают необычные краски и оттенки, которых не бывает на небе днем. Фото: Виталий Копа
Вот почему при закате Солнце красное!
Но подождите, скажете вы. Почему же тогда один закат отличается от другого? Почему заходящее Солнце бывает ярко оранжевым и даже желтым?
Это зависит от состояния атмосферы у горизонта в конкретный вечер. Взвешенные в воздухе мелкие частички усиливают эффект. Например, в степи закаты летом часто очень красивые из-за мелкой пыли в воздухе. Пыль легко отбирает у Солнца почти весь свет, так как ее частички гораздо крупнее, чем молекулы воздуха. Если посмотреть на Солнце сквозь пыль или дым пожара, оно всегда будет красным. (Самая крупная, обычная пыль, как и водяной пар, будет рассеивать весь свет Солнца равномерно.) У моря роль пыли часто играют частички соли, которые создают эффект Тиндаля.
Кстати, рассеяние света на крупных частицах — эффект Тиндаля — вы можете легко увидеть дома. Возьмите стакан, налейте воды и растворите в нем немного обычного мыла. Затем пропустите через стакан свет белого фонарика. На выходе он будет уже желтоватым!
Источник
Почему Солнце красного цвета на закате?
Из чего состоит атмосфера Земли и как она влияет на свет — Что такое «видимый свет»? — Рэлеевское рассеяние и решение задачки о красном цвете Солнца
Сам по себе вопрос типа “какого цвета Солнце” не вызывает сложностей – Солнце желтое или даже почти белое. С таким ответом справится даже ребенок. Однако, думаю не раз каждый из нас наблюдал и другие оттенки цветов у Солнца – розоватые, оранжевые или даже красные.
Почему же привычное желтое Солнце на закате выглядит красным? Понятное дело, что цвет самого Солнца никак не меняется, ответ надо искать в искажениях которые возникают где-то “по пути”. Самый простой ответ на вопрос заключается в том, что свет от Солнца преломляется частицами в атмосфере и все, что мы видим – это красный конец светового спектра. Чтобы лучше это понять, вы должны иметь представление о том, как свет ведет себя в воздухе, а точнее – в атмосфере нашей планеты.
Солнце в полдень и Солнце на закате мы наблюдаем будто бы с разных планет! На самом деле, дело не в планете, а в угле под которым ведется наблюдение.
Из чего состоит атмосфера Земли и как она влияет на свет
Атмосфера Земли – это один из основных факторов в определении цвета окрашивания заката. В основном атмосфера состоит из различных газов с добавлением других частиц и молекул. Это сказывается на том, что можно увидеть в каждом направлении, поскольку атмосфера полностью окружает Землю.
Наиболее распространенными газами в атмосфере Земли считаются азот (78%) и кислород (21%). Ещё один процент, который остается, состоит из прочих газов, таких как аргон, и водяного пара, а также большего количества мелких твердых элементов частиц, таких как пыль, сажа и пепел, пыльца, и испаряющаяся соль из океанов.
Но и это ещё не всё: атмосфера планеты, над разными участками суши может иметь разный состав, в ней может быть меньше или больше воды, пыли и т.п. Вулканы могут выкидывать много частиц пыли высоко в атмосферу, по своему загрязнять её могут разнообразные промышленные газы, продукты сгорания, пыль, сажа.
Как легко заметить из этого описания – атмосфера сама по себе, даже если кажется абсолютно прозрачной, на самом деле таковой не является. В её состав входит множество веществ которые могут искажать наблюдаемую картину, особенности на большом расстоянии.
Что такое “видимый свет”?
Теперь давайте посмотрим на световые волны и цвет света. Мы привыкли воспринимать свет лишь как мерило освещения, лишенный какой-бы то ни было физической составляющей. Но свет – в первую очередь это энергия, которая распространяется или даже “путешествует” в волнах. С точки зрения физики, свет – это волна из вибрирующих электрических и магнитных полей, которая считается частью электромагнитного диапазона. Электромагнитные волны перемещаются сквозь пространство со скоростью света (299,792 км/сек). Энергия испускания зависит от длины волн и частоты.
Длина волны – это промежуток между вершинами двух соседних волн. Частота волны – это число волн, которые успевают “накатить” за секунду. Чем больше длина волны света, тем ниже её частота, и меньше энергии она содержит.
Спектр видимого цвета разложенный по цветам
Видимый свет – это часть электромагнитного диапазона, который мы видим (большая часть электромагнитного диапазона для нас невидима). Свет от лампочки либо от Солнца может выглядеть белым, однако, на самом деле это комбинация многих цветов. Все видели радугу? Это все тот же привычный нам белый свет, только разложенный на составные части естественной призмой – капельками дождя.
Порядок цветов в радуге не случаен – цвета спектра “выстраиваются” согласно длине своей волны, частоты и энергии. Самый последний цвет в радуге – фиолетовый, имеет самую короткую длину волны, а значит именно у него самая большая частота и самая высокая энергия рассеивания. Наоборот, первый цвет радуги – красный, обладает самыми длинными волнами и самой низкой частотой и энергией рассеивания.
Рэлеевское рассеяние и ответ на вопрос – почему Солнце на закате красного цвета
А теперь соединим все эти знания вместе и посмотрим, что происходит со светом в атмосфере нашей планеты.
В первую очередь это, зависит от длины волны света и размера частиц в составе воздуха. Частицы пыли и водные капельки намного большего размера, чем длина волны видимого света, поэтому свет отражается от них в разных направлениях. Это все ещё тот же самый белый свет, отраженный целиком. Иначе дело обстоит, когда свет встречается с самыми мелкими частицами или молекулами газов. Эти элементы часто бывают меньше, чем длина волны видимого света и когда свет натыкается на них, то и действует он по-разному.
В полдень мы смотрим на Солнце через максимально тонкий слой атмосферы, а вот под вечер, свет вынужден пройти будто бы через огромную линзу по пути к нам
Часть света может быть поглощена молекулой, чтобы вернутся уже в виде излучения – но точно того же цвета, что был поглощен. Дело лишь в том, что различные цвета света ведут себя при этом по-разному. Более высокие частоты (голубые) поглощаются чаще, чем более низкие частоты (красные). Этот процесс носит название рассеяния Рэлея.
Итак, ответ на вопрос “Почему солнце на закате красное?” следующий: на закате (и на рассвете), свет от Солнца должен проделать более длинный путь через атмосферу к наблюдателю, поэтому чем дальше он движется, тем больше отражается и рассеивается по пути. Соответственно, страдает от этого в первую очередь “голубая” часть спектра – из белого света пропадают коротковолновые оттенки (фиолетового, голубого и зеленого), зато длинноволновые (красные и оранжевые) остаются хорошо заметны. Цвет Солнца, таким образом, кажется нам красным.
Аналогичным образом цвет света Солнца может поменять, к примеру, лесной пожар – в воздух поднимаются большие тучи мелкой сажи, из-за чего Солнце сквозь дым также выглядит красным.
Источник
Какого цвета Солнце на самом деле?
Казалось бы, вопрос, какого цвета Солнце, совсем глупый. Все знают, что оно жёлтое. Таким мы видим его на небе, так его изображают на разных картинках и схемах, да и на фотографиях видно. Но на самом деле всё сложнее, чем кажется. Какого цвета Солнце на самом деле?
Солнце жёлтое?
Солнце относится к классу жёлтых карликов спектрального класса G2V. К этому типу относятся звезды с температурой поверхности в пределах 5000 – 6000 К и имеющие размеры и массу, сравнимые с солнечными. Жёлтые карлики всегда изображают жёлтыми, красные – красными и т.д.
Если посмотреть на небо, когда Солнце не слишком высоко и не очень яркое, отчётливо видно, что оно жёлтое. Даже дети подсознательно это замечают и рисуют его именно жёлтым карандашом.
С этой точки зрения Солнце – жёлтое. Ведь не доверять собственным глазам кажется глупым, тем более, в этом легко убедиться лично.
Солнце белое?
Если пропустить солнечный свет через призму, он разложится на спектр, и мы увидим области разного цвета. То есть, солнечный свет состоит из электромагнитных волн всего видимого спектра, а свет мы воспринимаем именно как электромагнитные волны с разной длиной волны. Стеклянная призма преломляет их по-разному, поэтому видно их разделение. Вы знаете это из курса школьного физики.
В солнечном свете есть электромагнитные волны всего видимого спектра, от фиолетовых до красных. Все вместе они дают белый свет. На снимках, сделанных в космосе, когда Солнце попадает в кадр, видно, что оно именно белого цвета.
Да и как иначе, если оно излучает в самых разных диапазонах, и видимый свет – лишь малая часть излучения. Притом доля желтого света в нём не больше, чем других. При температуре поверхности в 5800 К Солнце и должно быть белым.
Солнце зелёное?
Хотя Солнце и излучает в самых разных диапазонах, отчего в сумме получается белый свет, но излучения с длиной волны в 500 нм получается больше в общей сумме, а это зелёный свет. Поэтому среди всех цветов зелёный должен преобладать, и мы должны видеть Солнце в зелёном оттенке.
Думаете, это совсем глупость? На самом деле зелёный цвет Солнца можно видеть. Вы наверняка слышали про «зелёный луч», который можно иногда видеть на закате, перед тем, как Солнце скроется за горизонтом. Это явление можно увидеть в любом месте, но чаще встречается на море. Есть роман «Зелёный луч», и много фотографий, вот одна из них:
Иногда на закате Солнце бросает зелёный луч.
Иногда небо и в самом деле становится зелёным.
Какого цвета Солнце на самом деле
Так можно совсем запутаться – видим Солнце желтым или зелёным, а в космосе оно выглядит белым. Где правда и какого цвета Солнце на самом деле? Ответ прост – Солнце белое, именно потому что излучает во всём видимом спектре. То, что зеленого чуть больше, особой роли не играет и не заметно в обычных условиях.
Но почему мы видим Солнце желтым? Потому что мы находимся на планете Земля, под слоем атмосферы, и смотрим через неё. Атмосфера рассеивает фиолетовую и синюю часть спектра, поэтому небо голубое, а цвет Солнца выглядит более жёлтым, так как красная часть спектра в атмосфере рассеивается хуже. А к ней близко находится и оранжевая и желтая часть.
На закате Солнце выглядит и вовсе красным, потому что лишь излучение с большей длиной волны может пробиться через толстый слой атмосферы. Ведь, когда Солнце низко над горизонтом, свет от него к нам идет не сверху, где воздушная прослойка тоньше, а под углом, и преодолевает толстый слой воздуха.
Причём воздух этот вовсе не так чист, как кажется – в нём много пыли, водяных паров и прочих включений. Поэтому, чем толще воздушная прослойка, тем сильнее она поглощает и преломляет свет. И Солнце на закате выглядит красным и не очень ярким – иногда на него даже можно спокойно смотреть.
Иногда условия преломления складываются идеально, и Солнце может выглядеть зелёным – испустить тот самый зелёный луч. Длится это недолго и бывает нечасто.
Зеленая часть спектра, хотя доля её в общем излучении Солнца велика, также рассеивается в атмосфере, придавая небу не чисто синий цвет, а с уклоном к зелёному. Мы не видим его зелёным лишь потому, что воспринимаем не отдельные цвета, а всю сине-зелёную часть спектра, где синий и фиолетовый в сумме преобладают. И когда мы смотрим на дневное небо, работают колбочки сетчатки глаза, восприимчивые и к синему, и к зелёному, и к жёлтому цвету. И небо выглядит голубым.
А настоящий цвет Солнца – белый. Именно таким оно и выглядит, если на него смотреть из космоса, где атмосфера не мешает. В пустыне белый цвет Солнца тоже хорошо виден — воздух там сухой, в нём мало водяных паров, поэтому преломление и искажение света происходит не так сильно.
В пустынной местности Солнце белое.
На рисунках и схемах его намеренно изображают жёлтым, так привычно. На фотографиях, сделанных в телескоп через фильтр, оно выглядит жёлтым по той же причине, что и без телескопа – из-за влияния атмосферы. К тому же, часто фотографии делают с применением различных цветных фильтров, чтобы повысить контраст и выделить детали.
Источник