Краски атмосферы Земли Атмосфера невидима и прозрачна

Краски атмосферы Земли
Почему ночью небо чёрное, а днём голубое? Почему на
голубом небе звёзд не видно, а Луну можно рассмотреть?
(Цвет неба и облаков. Оптические явления в атмосфере)
Атмосфера невидима и прозрачна только на
первый взгляд. В ней свет, идущий от Солнца,
отражается, поглощается, преломляется, вызывая
различные оптические явления. Солнечный свет
сложный. Впервые учёные узнали об этом, направив его на треугольную
стеклянную призму и получив спектр - радугу. Отсюда и всё многообразие
красок, которое мы видим в окружающем мире.
Микроскопические сгущения молекул газов обладают способностью
изменять направление световых лучей. Этот процесс называется
рассеиванием света. Атмосферой Земли лучше всего рассеиваются голубые
лучи. В результате цвет неба в ясную погоду – голубой. На Венере в состав
атмосферы входит гораздо больше углекислого газа, поэтому цвет неба там –
оранжевый. На Луне нет атмосферы и небо – чёрное. Луна и звёзды светят
намного слабее Солнца, но и их света достаточно, чтобы небо, даже без
городской подсветки, выглядело тёмно-синим. Днём рассеянный свет,
идущий от атмосферы значительно ярче света звёзд. Поэтому днём звёзды на
небе не видны, хотя это не значит, что их там нет. Во время солнечного
затмения звёзды на короткий промежуток времени «проявляются» на небе.
Луна светит отражённым солнечным светом. Свет Луны значительно ярче
света звёзд, и поэтому её можно часто наблюдать на небе в вечерние и
утренние часы.
Облака, состоящие из взвешенных в воздухе водяных капель, могут
иметь самые разные оттенки от белого до свинцового, в зависимости от
толщины облака и его состава. Перистые и высококучевые облака
формируются на высоте 5-10км. Они состоят из кристалликов льда, имеют
белёсый оттенок и не дают осадков. Со слоистыми облаками мы связываем
представления о плохой погоде. Свинцовые, а иногда и тёмно-серые, они
образуются в прилегающем к Земле слое атмосферы и могут затянуть весь
небосклон. Имеющие тёмные оттенки грозовые тучи формируются при
трении капель и льдинок, движущихся в восходящих потоках воздуха. При
этом тучи электризуются. При достаточно сильной электризации туч
возникает грозовой разряд (молния). Ежесекундно на Земле происходят
сотни гроз. Иногда летом на вечернем небе можно наблюдать серебристые
облака. Они образуются на высоте 80-85 км, то есть гораздо выше слоёв, где
идут процессы, определяющие погоду. По одной из версий центрами
конденсации в них является метеорная космическая пыль.
После сильных кратковременных дождей в противосолнечной стороне
неба, в результате преломления и отражения света в каплях воды, образуется
радуга. Каждая капля представляет собой подобие маленькой призмы, а её
внутренняя поверхность выполняет роль зеркала, направляя лучи к
наблюдателю. После одного преломления и двух отражений солнечного
света в капле на небе формируется вторая радуга, повернутая к первой
красной стороной дуги. Ледяные кристаллы также могут выступать в роли
призм, и создают гало – круговой ореол вокруг Солнца и Луны.
При восходе и на закате Солнца, небо вблизи горизонта приобретает
красноватый оттенок. Объясняется это тем, что солнечные лучи в это время
проходят сквозь толщу атмосферы больший путь, а значит, большая часть
сине-голубого света из них удаляется (рассеивается). Этот факт хорошо
иллюстрирует опыт Тиндаля с аквариумом, заполненным водой, слегка
забелённой молоком. Световой пучок, выходящий с торца, имеет
красноватый оттенок, а с боков мы видим голубоватый свет, так как ширина
аквариума меньше длины.
Второй оптический эффект, который можно наблюдать утром и
вечером – это изменение формы солнечного диска. Солнце кажется нам
сплюснутым. В этом «повинна» рефракция. Это явление возникает из-за того,
что солнечные лучи, проходя сквозь слои атмосферы разной плотности, по разному преломляются, и в результате постепенно искривляются. При этом
они несут нам информацию о ещё не взошедшем или уже погрузившемся за
линию горизонта светиле. Подобные же эффекты наблюдаются при восходе
и заходе Луны. Благодаря явлению рефракции лунный диск также кажется
окрашенным в красно-оранжевые тона. Из-за преломления и отражения света
на границе тёплого и холодного воздуха в пустынях и в арктической зоне
Земли возникают миражи.
Фрагмент DVD
1.Земля. Мощь планеты. Часть 2. Атмосфера. ВВС. Великобритания, 2007.
Вопросы после изучения темы
1.Почему днём на небе не видно звёзд, а Луну можно иногда рассмотреть?
2. В какой момент на небе возникает радуга?
3.Почему иногда солнечный и лунный диск на горизонте бывает «приплюснутым»?
4.При каких условиях можно наблюдать миражи?
5.Почему во время грозы возникает молния?