Почему небо голубое и почему закаты красные

Почему небо голубое? Вопрос, который задают дети и который не так прост, как кажется. Ответ требует понимания рассеяния света.

Свет как волны

Белый свет состоит из всех цветов радуги. Каждый цвет — волны определённой длины. Фиолетовый/синий — короткие, красный — длинные.

Рассеяние Рэлея

Когда свет проходит через атмосферу, он сталкивается с молекулами газа (азот, кислород). Короткие волны (синий) рассеиваются сильнее длинных (красный). Пропорция — 1/λ⁴.

Это означает: синий свет рассеивается в 10 раз сильнее красного.

Почему небо голубое, а не фиолетовое

Фиолетовый рассеивается ещё сильнее, но: 1) Солнце излучает меньше фиолетового, 2) наши глаза менее чувствительны к фиолетовому, 3) озон поглощает часть фиолетового. В итоге видим как голубой.

Закаты

На закате свет проходит через большую толщу атмосферы. Синий рассеивается ещё до нас — остаются красный, оранжевый, жёлтый. Они и окрашивают небо.

Почему на Марсе наоборот

На Марсе атмосфера тонкая, преимущественно пыль. Пыль рассеивает красный эффективнее синего. Марсианское небо розовое/оранжевое днём, синее на закате. Обратная Земле картина.

Красная Луна

Тот же механизм: во время лунного затмения Луна красная, потому что свет, проходящий через земную атмосферу на её поверхность, уже "отфильтрован" от синего.

Практическое значение

Рассеяние Рэлея — не просто красивый феномен. Оно играет роль в прогнозах погоды, в астрономии (влияет на наблюдение звёзд), в метеорологии (теплообмен атмосферы).