ЦВЕТ ОГНЯ, ЕНЕРГИИ И ЖИЗНИ

Наука и техника
Наука и техника
Дарья Бида
ЦВЕТНАЯ ПЛАНЕТА
ЦВЕТ ОГНЯ, ЕНЕРГИИ И ЖИЗНИ
MWC 922: туманность Красный квадрат
Красный: манит, вдохновляет, предупреждает
Природа любит красный цвет. Розы и маки восхищают, земляника,
яблоки, помидоры вызывают аппетит, осенняя листва радует глаз. Божья
коровка и мухомор предупреждают: не трогай нас! Багровый закат Солнца вдохновляет художников и поэтов. А вот, знакомьтесь – экзотическая
MWC 922: туманность Красный квадрат. Разве не украшение Вселенной?
Мы привыкли отмечать этим цветом все, что заслуживает особого внимания: «Красная Книга Украины», «Красный крест», «красный лист календаря». Из красных кровяных телец состоит гемоглобин. Он окрашивает
кровь человека в ярко-красный цвет – цвет огня, энергии и жизни.
Закон Рэлея
Свет, который распространяется в вакууме или в однородной среде, не
рассеивается: размеры молекул в тысячи раз меньше, чем длина волны света, и свет «не замечает» их. Неоднородность среды играет роль крошечных
призмочек. Чем сильнее отличается их плотность от плотности среды и
чем их больше, тем сильнее они рассеивают свет. Мы называем такую среду мутной. Мутная среда рассеивает синюю часть спектра приблизительно в 16 раз лучше, чем красную. Эта зависимость, установленная Рэлеем,
поможет нам понять появление красного (и не только) цвета природе.
12
Почему солнце краснеет
Картина заката Солнца зависит от состояния атмосферы, типа и формы туч,
освещаемых солнечными лучами. Она всегда неповторима. Вы, наверное, обращали внимание на красноватый цвет Солнца и неба на горизонте. Иногда
этот цвет нежно-красный, почти розовый, иногда солнечный диск приобретает ярко-красный, даже багровый оттенок. Народная примета гласит: если
закат или восход Солнца золотистый или светло-розовый – то будет хорошая
погода. Красный закат – будет ветер.
Посмотрите сквозь темное стекло на закат Солнца. Вы заметите, что цвет
солнечного диска над линией горизонта красный, а его верхняя часть постепенно переходит в более светлые оттенки. Когда мы смотрим на Солнце, то
видим свет, проходящий сквозь земную атмосферу. Чем ближе Солнце к линии горизонта, тем длиннее путь проходят его лучи в атмосфере, прежде чем
попасть в поле зрения наблюдателя. Воздух земной атмосферы рассеивает
солнечный свет, в состав которого входят лучи разных цветов (от красного до
сине-фиолетового). Лучше всего рассеивается синий свет, и поэтому наблюдатель воспринимает «белое минус синее», то есть красноватый свет.
Какие же частички в воздухе рассеивают свет? Раньше считали, что это –
молекулы воздуха. В первой половине XX века благодаря работам М. Смолуховского, А. Эйнштейна и Л. Мандельштама было установлено, что рассеяние
происходит не на молекулах, а на микроскопических сгущениях и разрежениях воздуха, возникающих вследствие хаотичного теплового движения
молекул. Такие неоднородности воздуха называются флуктуациями. Ветер
интенсивно перемешивает слои воздуха разной температуры, количество
флуктуаций при этом резко увеличивается. Вот почему справедлива народная примета: «Солнце красное – будет плохая погода».
13
Наука и техника
Лунная ночь в солнечный день
Красный свет меньше рассеивается в тумане. Именно поэтому
предупредительные огни, стоп-сигналы и другие знаки предупреждений
красят в красный цвет – их видно издали. Красный фильтр на объективе фотоаппарата (пропускающий лишь красные лучи) используется для фотографирования в тумане. На таких фотографиях небо темное, почти черное (так
как красный фильтр не пропускает синие лучи), а детали дальних предметов
очерчены довольно четко. Кстати, с помощью красного фильтра фотографы и
кинооператоры имитируют лунную ночь при съемке в ясный солнечный день.
Синий фильтр, наоборот, создает на фото ощущения таинственного
мира, скрытого за пеленой тумана. Во время войны в подъездах домов
устанавливали синие фонари – их свет быстро рассеивался в атмосфере и
не был заметен с самолетов.
Туман Моне: загадка знаменитой картины
Туман чаще всего образуется в низинах, оврагах, болотистых местностях
с высокой влажностью, над поверхностью воды. Туман обычно голубого
оттенка. Густые туманы могут быть молочно-белыми. Городские туманы –
грязно-серые из-за запыленности воздуха. Полюбоваться чистыми белыми
оттенками тумана можно на лугах, в лесу, на море.
За цвет тумана отвечают световые лучи, которые рассеиваются на капельках воды. Капельки, размеры которых намного больше микрона , одинаково рассеивают свет всех цветов, поэтому густые туманы – белого цвета. Капельки диаметром меньше микрона лучше рассеивают синюю часть
спектра, поэтому легкие туманы – синие и голубые. Вроде бы все понятно:
туман белый или лазурно-синий, а источники света (Луна, Солнце, вечерние фонари) сквозь туман приобретают красные оттенки.
Но почему туман на картине Клода Моне красный, даже багровый? Возможно, это плод воображения художника? А, может, он писал картину вечером? Вечерний туман может быть красного оттенка из-за рассеяния на
крупных каплях воды красного света от заходящего Солнца. Специалисты
Бирмингемского университета и Военно-морской обсерватории США проанализировали шедевры Моне лондонского периода, определили положение Солнца в настоящее время и пришли к выводу, что все сюжеты художника реальны и написаны где-то между 13-ым февраля и 23-им марта 1900
года. Смог красной пыли на картинах Моне реален! Шедевры Моне стали
доказательством экологического кризиса в Лондоне в начале XX века.
14
*Микрон – это 0,000001 м.
Клод Моне
Дома Парламента, Лондон, Солнце просвечивает сквозь туман
Наука и техника
Красный, но не зловещий
Полное лунное затмение пугало людей. «Луна кровью обливается», – с
боязнью говорили они и предвещали войны и болезни. Понять, почему
Луна во время затмения становится красного цвета, тебе поможет рисунок.
Земля – непрозрачный твердый шар. Оказавшись между Луной и Солнцем, она, будто огромная туча, закрывает собой Солнце и отбрасывает тень.
Попадая в эту тень, Луна становится красного, даже коричневого цвета. Такая окраска объясняется тем, что у Земли есть атмосфера, сквозь которую
часть солнечных лучей попадает в область тени. Лучше всего атмосфера
пропускает красно-оранжевые лучи, они и освещают лунный диск. Это тот
же эффект, что и красное свечение неба над горизонтом перед восходом
и сразу после заката Солнца. Астроном Fred Espenak наблюдал лунное затмение в городке Данкирк (штат Мэриленд, США). Он получил тройное изображение Луны: в начале (с правой стороны), в середине (центр) и в конце
(слева) полной фазы затемнения, которая длилась 81 минуту. Взгляни – какая красота! И совсем не зловещая.
16
Пыльные бури Красной планеты
Древние римляне считали Марс «кровавой планетой» и назвали его в честь
бога войны. Каждой планете в древности соответствовал определенный металл. Символом Марса было железо. После того, как автоматические станции побывали на Марсе, передали на Землю фотографии его поверхности и
сделали анализ марсианской почвы, можно утверждать: поверхность Марса
покрыта слоем окисей железа. Благодаря этому планета и кажется красной.
Случайно ли название планеты и ее символы древние выбрали так метко?
Ученые сделали вывод, что почву Марса окрашивает гематит и маггемит.
В названии одного из этих соединений заложено понятие о красном цвете:
«гематит» происходит от греческого «гематикос» – «кровавый». На Земле
это соединение встречается в виде кристаллов и налета на стенках кратеров вулканов и в трещинах лавы. В 1817 году на Везувии в одной из трещин
отложился метровый пласт этой окиси. Газы, выходившие из трещин и кратера вулкана, вспыхивали, сгорали, образуя красный гематит и углекислый
газ. Возможно, именно из-за этого процесса «исчезла» часть кислорода,
который был на Марсе, и образовался углекислый газ, который сегодня является основным компонентом атмосферы планеты.
Пыльные бури, часто наблюдаемые на Марсе, объясняются небольшим
размером частиц порошка гематита. Именно такой легкий материал может
образовывать огромные тучи, заметные даже с Земли. Итак, наш сосед – Марс
– «выкрашен» сухой краской, состоящей из безводного пигмента гематита.
17