Kolor nieba
Z Wikipedii
Kolor nieba i znajdujących się na nim chmur zależy od kilku zjawisk optycznych. Najważniejszymi z nich jest rozpraszanie światła widzialnego przez molekuły powietrza, znajdujące się w powietrzu kropelki wody, kryształki lodu, oraz pyły zawieszone w powietrzu.
Spis treści |
[edytuj] Kolor nieba
[edytuj] Czyste niebo w dzień
Czyste niebo widoczne jest jako rozproszone przez powietrze promieniowanie słoneczne. Gdyby światło słoneczne nie było rozpraszane przez atmosferę, to niebo byłoby czarne i w dzień widoczne byłyby gwiazdy.
Cząsteczki gazów wchodzących w skład powietrza są znacznie mniejsze od długości fali światła słonecznego. Światło oddziaływujące z małymi cząsteczkami powietrza ulega rozproszeniu (rozpraszanie Rayleigha) we wszystkich kierunkach.
W takim przypadku wielkość rozproszenia jest odwrotnie proporcjonalna do 4 potęgi długości fali. Oznacza to, że im długość fali jest mniejsza, tym rozpraszanie jest (znacznie) większe. Dlatego też rozpraszanie jest największe dla fioletu, a najmniejsze dla czerwieni. Mimo to kolor nieba nie jest fioletowy - wynika to z małej intensywności fioletu w widmie słonecznym oraz z charakterystyki czułości oka ludzkiego, a suma światła rozproszonego w całym widmie widzialnym daje kolor niebieski.
[edytuj] Niebo szare lub zamglone
Kolor nieba (nie chmur) (białawy lub szary) wynika z innych zjawisk. W powietrzu takim, znajdują się kropelki wody, kryształki lodu oraz ziarenka pyłów. Krople te czy też kryształy lodu mają średnice około 10 mikrometrów (lub więcej) i są duże w porównaniu z długością światła widzialnego (0,3-0,7 mikrometra) dlatego rozpraszanie jest nieselektywne, wszystkie kolory są rozpraszane podobnie w wyniku czego kolor światła rozproszonego jest taki sam jak kolor światła padającego czyli biały. Warto dodać, że szary czy czarny kolor chmur nie wynika z absorbujących własności kropel (pojedyncze krople są przeźroczyste) ale z faktu, że ciemny obszar chmury jest słabo oświetlony.
Aerozole atmosferyczne, takie jak siarczany, aerozol soli morskiej, i mineralne pyły (piaski) są podobne do kropli wody i w większości wypadków są przeźroczyste (czyli nie absorbują promieniowania widzialnego). Jednak ich wielkość jest znacznie mniejsza niż kropli chmurowych. Dlatego wytłumaczenie barwy w świetle przechodzącym przez tego typu aerozole opiera się zazwyczaj na rozpraszaniu Rayleigha (istnieją jednak sytuacje kiedy rozmiar aerozoli jest porównywalny lub większy niż długość fal światła widzialnego).
Pyły zawieszone sadzy i inne pyły węglowo-grafitowe absorbują światło i mogą one w świetle przechodzącym powodować ciemny kolor.
Gdyby powietrze było pozbawione aerozoli i pyłów oraz miało jednakową temperaturę, to widoczność przekraczałaby 100 km, w sprzyjających warunkach dochodzi jednak tylko do 50 km.
Podczas występowania mgły przy powierzchni ziemi mówi się o zamgleniu.
[edytuj] Niebo czerwone
Niebo (chmury) przybiera kolor czerwieni tuż przed lub po zachodzie lub wschodzie słońca, zaś samo słońce jest czerwone tuż przed zachodem.
Ten efekt jest też wywołany przez rozpraszanie promieni słonecznych. Gdy słońce jest nisko nad horyzontem, lub poniżej niego, chmury mogą być oświetlone przez promienie słoneczne, które przeszły przez grubą warstwę powietrza (promienie padają pod małym kątem w stosunku do powierzchni ziemi). W świetle tym fale o mniejszej długości są rozproszone, a pozostają w nim głównie fale o największej długości (czerwone). Światło to jest rozpraszane przez kropelki chmur i nadaje im czerwony kolor (ale efekt rozpraszania przez krople chmurowe nie odgrywa już znaczenia w określeniu koloru).
Nie ma różnicy w opisie fizycznym czerwonego koloru słońca dla wschodu i zachodu słońca ponieważ w jednym i w drugim wypadku promienie słońca przechodzą przez grubą warstwę atmosfery. Różnica polega na tym, że wieczorem może być więcej aerozoli atmosferycznych (pyłów zawieszonych w powietrzu), które także przyczyniają się do rozpraszania światła.
