Одной из отличительных черт человека является любознательность. Наверное, каждый, будучи ребенком, смотрел на небо и задавался вопросом: «почему небо голубое?». Как оказывается, ответы на такие, кажется, простые вопросы требуют некоторой базы знаний в области физики, а потому не каждый родитель сможет верно объяснить ребенку причину указанного явления.

Рассмотрим данный вопрос с научной точки зрения.

Диапазон длин волн электромагнитного излучения охватывает почти весь спектр электромагнитного излучения, в который входит и видимое для человека излучение. На представленном ниже изображении показана зависимость интенсивности излучения Солнца от длины волны этого излучения.

Анализируя данное изображение, можно отметить тот факт, что видимое излучение также представлено неравномерной интенсивностью для излучения различных длин волн. Так относительно малый вклад в видимое излучение дает фиолетовый цвет, и наибольший – синий и зеленый цвета.

Почему небо голубое?

Прежде всего на этот вопрос нас наталкивает тот факт, что воздух – бесцветный газ и не должен излучать синий свет. Очевидно, что причиной подобного излучения является наша звезда.

Как известно, белый свет на самом деле является комбинацией излучения всех цветов видимого спектра. С помощью призмы можно явно разложить свет на весь диапазон цветов. Подобный эффект возникает в небе после дождя и образует радугу. Когда же солнечный свет попадает в земную атмосферу, он начинает рассеиваться, т.е. излучение меняет свое направление. Однако, особенность состава воздуха такова, что при попадании света в него, излучение с короткой длиной волны рассеивается сильнее, чем длинноволновое излучение. Таким образом, беря во внимание изображенный ранее спектр, можно заметить, что красный и оранжевый свет, практически не будут менять своей траектории, проходя через воздух, в то время как фиолетовое и голубое излучения будут заметно менять свое направление. По этой причине в воздухе возникает некий «блуждающий» коротковолновый свет, который постоянно рассеивается в этой среде. В результате описанного явления, кажется, что коротковолновое излучение видимого спектра (фиолетовый, голубой, синий) излучается в каждой точке неба.

Общеизвестный факт восприятия излучения состоит в том, что глаз человека может уловить, увидеть, излучение только в том случае, если оно непосредственно попало в глаз. Тогда, смотря в небо, Вы вероятнее всего будете видеть оттенки того видимого излучения, длина волны которого наименьшая, так как именно оно рассеивается в воздухе лучше всего.

Почему же смотря на Солнце Вы не видите отчетливо красный цвет? Во-первых, внимательно рассмотреть Солнце человеку вряд ли удастся, так как интенсивное излучение может повредить зрительный орган. Во-вторых, несмотря на существование такого явления как рассеяние света в воздухе, все же большая часть света, излучаемого Солнцем, доходит до поверхности Земли не подвергаясь рассеиванию. А потому все цвета видимого спектра излучения совмещаются, формируя свет с более выраженным белым цветом.

Вернемся к рассеянному воздухом свету, цвет которого, как мы уже определили, должен иметь наименьшую длину волны. Из видимого излучения наименьшей длиной волны обладает фиолетовый, следом идет голубой, и несколько длиннее волны имеет синий цвет. Принимая во внимание неравномерную интенсивность излучения Солнца, становится ясно, что вклад фиолетового цвета мизерный. Поэтому наибольший вклад в рассеянное воздухом излучение несет голубой цвет, а следом – синий.

Почему закат красный?

В случае, когда Солнце прячется за горизонт, мы можем наблюдать то самое длинноволновое излучение красного-оранжевого цвета. В данном случае свет от Солнца должен пройти заметно большее расстояние в атмосфере Земли, прежде чем достигнет глаз наблюдателя. В месте, где излучение Солнца начинает взаимодействовать с атмосферой, наиболее выраженными являются голубой и синий цвета. Однако, с расстоянием коротковолновое излучение теряет свою интенсивность, так как значительно рассеивается по пути. В то время как длинноволновое излучение отлично справляется с преодолением таких больших расстояний. Вот почему Солнце красное на закате.

Как было упомянуто раньше, хоть длинноволновое излучение и слабо рассеивается в воздухе, все же рассеяние имеет место быть. Поэтому находясь на горизонте, Солнце излучает свет, из которого до наблюдателя доходит лишь излучение красно-оранжевых оттенков, которое несколько успевает рассеяться в атмосфере, образуя ранее упомянутый «блуждающий» свет. Последний и окрашивает небо в пестрые оттенки красного и оранжевого цвета.

Почему облака белые?

Говоря об облаках, известно, что они состоят из микроскопических капелек жидкости, которая рассеивает видимый свет почти равномерно, независимо от длины волны излучения. Тогда рассеянный свет, направленный во все стороны от капельки, рассеивается вновь на других капельках. При этом комбинация излучений всех длин волн сохраняется, и облака «светятся» (отражаются) белым цветом.

Если погода пасмурная, то солнечное излучение доходит до поверхности Земли в незначительном количестве. В случае с большими облаками, или их большим количеством, некоторая доля солнечного света поглощается, потому небо тускнеет и принимает окрас серого цвета.

Большое удовольствие -следить летом за проплывающими мимо кучевыми облаками и пытаться объяснить, почему они то светлые, то темные. Когда облако освещено Солнцем, оно ослепительно белое, но когда облако проходит над нами, его основание становится серым или совсем темным. Капли воды в облаке так тесно расположены друг к другу, что оно представляет собой почти совершенно непрозрачное белое тело – белое потому, что свет с трудом проникает в облако, но очень хорошо отражается многочисленными каплями. Если Солнце закрыто кучевыми облаками, они кажутся темными, но края облаков всегда светлые: «каждое облако имеет серебряную подкладку».

Таким образом, распределение света и тени дает нам интересные данные о различных частях облака – верхних, нижних, передних, задних и о действительной форме этого громадного образования. Не всегда легко получить правильное представление о его пропорциях, а также о положении облака по отношению к Солнцу. Если, например, облака располагаются передо мной, а Солнце на некотором расстоянии над ним, я буду озадачен, увидев лишь одни тени (рис. 169, а). Я не могу представить себе грандиозность

Рис. 169. Свет и тени на кучевых облаках: а) как мы видим пейзажи
наблюдателя, если смотреть с севера на юг; б) ошибочные личные впечатления наблюдателя и картина, которую он ожидает увидеть; в) как обстоит дело в действительности. В случаях б) и в) наблюдатель смотрит с востока на запад. Солнце на юге.

расстояния до Солнца, бессознательно считаю его весьма близким и потому мне кажется, что часть АВ должна быть освещена (рис. 169, 6). На самом же деле солнечные лучи, освещающие облако, идут параллельно линии, соединяющей Солнце с моим глазом (рис. 169, в).

Как бы капризна ни была игра света и тени, как бы ни усложняли дело тени, отбрасываемые одним облаком на другое, кажется невозможным объяснить только этим все различия в цветах кучевых облаков.

И.Левитан

Когда небо проясняется после бури и на нем остается лишь несколько кучевых облаков, ярко освещенных Солнцем и расположенных так, что тень от одного из них никак не может упасть на другое, эти облака становятся все темнее и темнее и, наконец, перед тем как совсем исчезнуть, превращаются в сине-черные. Общее впечатление таково, что тонкие части кучевых облаков, видимые на фоне синего неба, оказываются не «синее+белое» (как можно было бы ожидать), но «синее+черное».

С другой стороны, кучевое облако кажется серым, когда мы видим его на фоне другого большого облака, совершенно белого, так что не может возникнуть вопрос об увеличении яркости просто из-за роста общей толщины слоев. Физика этих явлений, хотя и наблюдаемых ежедневно, все еще недостаточно изучена. Конечно, следует очень осторожно отнестись к мысли о том, что облака действительно поглощают свет; сначала нужно попытаться объяснить явление, предполагая, что облака представляют собой твердые белые образования, затем вспомнить, что в действительности это не что иное, как рассеивающий свет туман, и, наконец, принять во внимание, что облака могут содержать темные пылевые частицы.

Интересно сравнивать облака с белым паром (не дымом!) паровоза, В некоторых случаях пар кажется белее, если наблюдать под большим углом к падающему свету, и менее ярким при наблюдении со стороны Солнца, когда глаз воспринимает лучи, отраженные почти в направлении падения. В других случаях, независимо от направления наблюдения, пар гораздо ярче самых ярких частей кучевых облаков; может быть, это связано с большим расстоянием до облаков и ослаблением света из-за рассеяния в воздухе.

Георгий Нисский. Осень. Семафоры

Темные кучевые облака на большом расстоянии часто кажутся синеватыми. Это не цвет самих облаков, а свет, рассеянный в атмосфере между облаком и нашим глазом. Чем дальше такое темное облако, тем больше его цвет приближается к цвету неба. С другой стороны, яркие облака близ горизонта становятся желтоватыми.

Следовало бы также рассмотреть и другие облака и попытаться объяснить, например, почему дождевые облака такие серые, почему у грозовых облаков особенный свинцовый цвет виден рядом с блеклооранжевым, Не пыль ли это? Наши сведения обо всем этом, однако, так неполны, что мы ограничимся призывом к читателю вести самостоятельные наблюдения.

Распределение яркости по небесному своду, когда он сплошь и равномерно затянут облаками, очень характерно и как бы дополняет распределение при ясном небе. Сравните, например, при помощи зеркальца зенит и горизонт: при ясном небе зенит всегда темнее; отношение яркостей колеблется от 3 до 5 (фотографии Х1Х и ХХ).

В летний погожий денек так приятно порой любоваться летящими по высокому небу белоснежными облаками, принимающими причудливые очертания диковинных зверей, сказочных замков или других образов, подсказанных фантазией.


Но стоит только на краю неба появиться черной дождевой туче, и беззаботное настроение сразу сменяется неосознанным чувством тревоги. Почему это происходит? Почему облака, такие белые и легкие, становясь грозовой тучей, сразу же темнеют, приобретая глубокий, почти черный цвет?

Что собой представляют облака?

Все без исключения облака представляют собой огромные, иногда размером в несколько десятков километров, скопления мельчайших водяных капелек и кристалликов льда, силой ветра перемещаемые над поверхностью земли на высоте от 0,5 до 30 километров.

Микроскопические размеры облачных элементов – капель или льдинок – дают возможность им долгое время держаться в воздухе. Но как только создаются условия для укрупнения облачных элементов, они становятся слишком тяжелыми, опускаются и выпадают из облака .

Облака бывают:

— перистыми – распростершимися по небу в виде огромных перьев или лент, прямой или изогнутой формы;

— слоистыми – будто состоящими из нескольких слоев, уложенных один на другой, нередко немного разного оттенка;

— кучевыми – напоминающими огромные сугробы или комки белоснежной ваты, летящие высоко в небе.


Это основные формы облаков, на практике нередко они сочетаются между собой самым причудливым образом, становясь перисто-слоистыми, перисто-кучевыми, слоисто-кучевыми и т.д.

Как образуются облака?

Как было сказано выше, облака образованы капельками водяного пара. Ежедневно с поверхности океанов, морей, озер и рек, да и просто с поверхности земли испаряются десятки тысяч тонн воды. Вначале эта вода находится в теплых слоях воздуха, расположенных близко к поверхности.

Этот теплый воздух, согласно законам физики, поднимается вверх, но чем больше он удаляется от земли, тем больше остывает. Молекулы воды, теряя энергию, начинают переходить из газообразного состояния в жидкое, конденсируясь в виде капель.

Но так как поднявшийся вверх воздух является более разреженным, чем нижний слой, находящийся возле поверхности, то капли воды не могут сконденсироваться до достаточно крупных размеров и остаются в атмосфере в виде взвеси, мельчайшего аэрозоля из жидких или твердых ледяных частиц. Это и есть облака.


Специалисты утверждают, что вода в них нередко присутствует в обоих состояниях одновременно – и в виде капель, и в виде льдинок.

Почему у облаков и туч разный цвет?

Метеорологи не пользуются термином «туча» , вместо этого они говорят «дождевое облако» или «грозовое облако» . Все мы знаем, что если на горизонте появилось и приближается к нам темное облако, то вскоре обязательно пойдет дождь. Между цветом облака и его способностью проливать капли воды существует самая непосредственная связь.

Дело в том, что структура белых облаков, летящих в небе на высоте шести и выше километров, очень разреженная, неплотная. Поэтому солнечный свет проходит сквозь них практически беспрепятственно, как сквозь матовый абажур лампы. Создается впечатление белоснежной воздушной массы, легкой и сияющей.

Когда, в силу разных причин, облако опускается на высоту двух или меньше километров, оно становится более плотным, и солнечным лучам уже труднее проходить через его толщу.

Чем ниже опускается облако, тем более темным оно выглядит: вначале оно приобретает легкий сероватый оттенок, затем становится явственно серым, синим или фиолетовым.

Одновременно воздушная масса уплотняется, и мельчайшие капельки сближаются друг с другом. Это приводит к тому, что капли воды увеличиваются в размерах, что еще больше ухудшает проходимость сквозь тучу солнечных лучей. Она становится все более тяжелой и опускается все ниже и ниже, и вот наступает момент, когда туча уже не может удерживать в себе капли воды, и они начинают падать вниз, на землю.

Процесс конденсации продолжается до тех пор, пока облако не станет менее плотным и не начнет подниматься в верхние слои атмосферы.


Таким образом, становится понятным, что цвет облака зависит в основном от его плотности: чем выше этот показатель, тем темнее облако.

Самую большую плотность имеют дождевые и грозовые облака, капли воды в которых уже сконденсировались практически до готовности пролиться на землю. Именно поэтому дождевая туча выглядит тяжелой и черной, а облако – белым и легким.

Красоту неба не раз изображали художники, описывали писатели и поэты, даже люди, очень далекие от искусства, засматриваются в эту манящую бездну, восхищаются нею, не находя ни слов, ни достаточных эмоций для выражения тех чувств, которые бередят душу и разум. Высь притягивает человека в любом амплуа, она прекрасна своей кристальной голубой гладью, не менее привлекательны и ее бурлящие потоки бело-серых туч, сменяемых легкими вкраплениями перистых облаков или пышных кучевых «барашков». И сколь бы меланхолично ни выглядело пасмурное небо, обволакивающее своей глубиной, оглушающее и давящее всей массой, оно также вызывает бурю эмоций и переживаний, навевая мысли на особую волну.

Красоту видит смотрящий

Каждый человек по-своему воспринимает мир. Для одних он угрюмый и серый, другие, наоборот, видят лишь цветущую, зеленую, исполненную красок планету. Также неодинаково оцениваем мы небеса над нашими головами. Если брать во внимание человека с обычным цветовым восприятием, то он будет видеть небосвод таким, как принято его считать - голубым, серым, розоватым на закате, дымчато-сизым на рассвете.

На деле же эти краски - это лишь то, что способны передать нам наши глаза и мозг. Зрению людей проще всего воспринять пасмурное небо серым. В ясную погоду над головами у нас бескрайняя лазурь, на деле же атмосферный купол ближе фиолетовому оттенку, если смотреть на него со стороны Земли.

В данной публикации мы выясним, почему небо в пасмурный день серое и то, от чего зависит насыщенность этой окраски, также узнаем, как его расцветка меняется на протяжении суток и года и что влияет на эти процессы.

Бездонный океан в вышине

Над территорией Европейских стран небосвод в теплую пору года обычно поражает своим насыщенным Иногда о нем можно сказать, что оно синее-синее. Однако если уделить тому, что происходит над нашими головами, хотя бы один день и внимательно понаблюдать за природными процессами, то можно заметить градацию цвета, который очень сильно меняется с момента восхода солнца и до того момента, как оно полностью сядет.

Летом небо кажется таким чистым и визуально высоким из-за низкой влажности, отсутствия большого количества облаков, которые, накапливая воду, постепенно опускаются все ближе к земле. В ясную погоду наш взгляд смотрит даже не на сотни метров вперед, а на расстояние, равное 1-1,5 км. Поэтому и воспринимаем мы небо столь высоким и ярким - отсутствие помех на пути световых лучей в атмосфере способствует тому, чтобы они не преломлялись, а глаза воспринимали его цвет именно голубым.

Почему небо меняет цвет

Такая перемена описана наукой, правда, не столь живописно, как писателями, и называется диффузным излучением неба. Если говорить простым и доступным для читателя языком, то объяснить процессы цветообразования небес можно так. Свет, который излучает солнце, проходит сквозь воздушную прослойку вокруг Земли, она его рассеивает. Проще этот процесс происходит с волнами короткой длины. Во время максимального подъема небесного светила над нашей планетой, в точке, расположенной вне его направления, будет наблюдаться самый яркий и насыщенный голубой цвет.

Однако когда солнце садится или встает, его лучи проходят по касательной к поверхности Земли, свету, излучаемому ими, нужно проходить более долгий путь, а значит и рассеваются в воздухе они в гораздо большей мере, чем днем. В результате человек воспринимает утром и вечером небо в розовых и красных тонах. Сильнее всего это явление видно, когда над нами пасмурное небо. Облака и тучи тогда становятся очень яркими, зарево садящегося солнца окрашивает их в потрясающие

Грозовая сталь

Но что такое пасмурное небо? Почему оно становится таким? Это явление выступает одним из звеньев круговорота воды природе. Поднимаясь ввысь в виде пара, водяные частички попадают в атмосферный слой с более низкой температурой. Накапливаясь и охлаждаясь на большой высоте, они соединяются между собой, превращаясь в капли. В тот момент, когда эти частицы еще очень малы, и предстают нашему взору красивые белые кучевые облака. Однако чем большими становятся капли, тем больше в тучах серого.

Иногда, глядя на небо, по которому проплывают эти огромные «барашки», можно увидеть, что одна их часть окрашена в серый цвет, другие и вовсе приобретают стальной грозовой оттенок. Такая трансформация объясняется тем, что капли в облаках имеют разную величину и форму, поэтому и свет они преломляют по-разному. Когда небо пасмурное абсолютно, оно сплошь окрашено в мышино-серые тона, до нас доходит только белый свет.

Необъятные дымчатые просторы

Бывают такие дни, когда серое пасмурное небо не имеет ни единого просвета. Так происходит, когда концентрация облаков и туч очень высокая, они обволакивают все зрительное пространство в вышине. Иногда они воспринимаются как огромная давящая масса, готовая обрушиться на голову. Причем наиболее характерно такое явление продемонстрировано осенью и зимой, когда температура воздуха низкая, а вот влажность, наоборот высокая и находится на уровне 80-90 %.

В такие дни облака очень сильно приближены к земной поверхности, они располагаются всего в сотне-другой метров от нее. Описание пасмурного неба часто имеет меланхоличные и депрессивные нотки, и связано это, скорее всего, именно с теми ощущениями, которые возникают, когда чувствуешь себя один на один с этой мрачной громадиной, готовой низвергнуться на тебя дождем и холодом.

А все могло быть иначе…

То, какими тонами играет небосвод, зависит от интенсивности светового излучения и длины волн, достигающих планеты, поэтому зимой даже в ясные дни он сизо-голубой. Но чем ближе весна и выше расположение солнца, тем ярче его синева, особенно в дни, когда рассеивается дымка в верхних слоях атмосферы, искажающая попадание света.

Ученые выяснили, что на других планетах небо вовсе может не иметь привычных для нас голубых и серых цветов, на Марсе, к примеру, оно розовое даже в разгар светового дня.

В разделе на вопрос Почему облака белые,а грозовые тучи чёрные? заданный автором Наталья Наталья лучший ответ это В обычных облаках капель воды как правило мало, скорее там не капли а очень мелкие частицы. Солнечный свет отражается от внешней стороны таких частиц. При таком отражении преломления не происходит, соответственно отраженный свет остается белым. В грозовых тучах (даже в больших плотных облаках) воды гооооораздо больше, соответственно больше света поглащается, но также возрастает вероятность того, что свет доотражается до того, что отразится вверх, от земли - поэтому тучи снизу кажутся темными.. . В облаках (тучах) кроме воды (в виде пара или кристалликов льда) ничего нет, собственно это и есть суть облака/тучи. Тучи чернее также могут казаться из-за относительно низкой высоты "полета", а солнце может светить больше в бок, чем в центр сверху.

Ответ от Пмууууууууец мкемеуц [новичек]
пото тому што через нее не проходят лучи солнца

Ответ от Leonid [гуру]
Всё дело исключительно в размерах САМОГО ОБЛАКА, и в последнюю очередь - в размере капель воды. Просто если внимательно посмотрите, то даже и ообычные облака бывают разного оттенка - с переходом белого в серый. То есть понятно, что 1) белый от серого отличается просто количеством света, дошедшего до нижней границы облака, и 2) ключевой фактор тут - это сколько солнечному свету надо идоти сквозь облако. Чем облако толще (грозовые облака - это несколько километров толщины!) , тем сильнее рассеивается/поглощается свет. Значит, тем меньше его доходит до нижней границы облака. Значит, тем более тёмным оно выглядит СНИЗУ. Если посмотреть на грозовое облако сверху (с самолёта это запросто) , то там все облака белые, потому что отражение происходит одинаково, а поглощение, когда смотришь СО СТОРОНЫ ИСТОЧНИКА СВЕТА, не влияет.

Ответ от Лексус Быстроход [гуру]
Поскольку белые облака состоят в основном из больших капель воды, солнечный свет проходя через них, не разподается на состовляющие и остается белым.Грозовые тучи имеют более плотную структуру и отражают лучи света обратно вверх, таким образом нам кажется, что облака имеют черный цвет.

Ответ от Їетвертое Измерение [гуру]
Размеры водяных капель в облаке достаточно большие, и свет отражается от их внешней поверхности. При таком отражении свет не разлагается на составляющие цвета, а остается белым. Очень плотные облака кажутся черными потому, что они пропускают мало солнечного света - он либо поглощается каплями воды в облаке, либо отражается вверх.