Kāpēc debesis ir zilas - ir ļoti grūti atrast atbildi uz tik vienkāršu jautājumu. Labāko problēmas risinājumu pirms aptuveni 100 gadiem ieteica angļu fiziķis lords Džons Raileigh.

Bet sāksim no jauna. Tātad debesu krāsai jābūt vienādai, bet tā joprojām ir zila. Kas notiek ar baltu gaismu zemes atmosfērā?

Saules stari

Īstā saules staru krāsa ir balta. Baltā gaisma ir krāsainu staru sajaukums. Izmantojot prizmu, mēs varam izgatavot varavīksni. Prizma sadala balto staru krāsainās svītrās: sarkanā, oranžā, dzeltenā, zaļā, zilā, zilā un violetā krāsā. Savienojot kopā, šie stari atkal veido baltu gaismu. Var pieņemt, ka saules gaisma vispirms sadalās krāsainos komponentos. Tad kaut kas notiek, un tikai zilie stari sasniedz Zemes virsmu.

Hipotēzes, kas izvirzītas dažādos laikos

Ir vairāki iespējamie izskaidrojumi. Gaiss, kas ieskauj Zemi, ir gāzu maisījums: slāpeklis, skābeklis, argons un citi. Atmosfērā joprojām ir ūdens tvaiki un ledus kristāli. Putekļi un citas sīkas daļiņas ir suspendētas gaisā. Augšējā atmosfērā ir ozona slānis. Vai tas varētu būt iemesls?

Daži zinātnieki uzskatīja, ka ozona un ūdens molekulas absorbē sarkanos starus un pārraida zilos starus. Bet izrādījās, ka atmosfērā vienkārši nebija pietiekami daudz ozona un ūdens, lai debesis būtu zilas.

1869. gadā anglis Džons Tindals ierosināja, ka putekļi un citas daļiņas izkliedē gaismu.Zilā gaisma ir izkliedēta vismazākajā mērā un iziet cauri šādu daļiņu slāņiem, sasniedzot Zemes virsmu. Savā laboratorijā viņš izveidoja smoga modeli un apgaismoja to ar spilgti baltu staru. Smogs kļuva dziļi zils.

Tyndall nolēma: ja gaiss būs absolūti tīrs, tad nekas neizkliedēs gaismu, un mēs varētu apbrīnot koši baltas debesis. Lords Raileigs arī atbalstīja šo ideju, bet ne ilgi. 1899. gadā viņš publicēja savu skaidrojumu: debesis zilas ir gaiss, nevis putekļi vai dūmi.

Krāsas un viļņa garuma attiecības

Daļa saules staru iziet starp gāzes molekulām, nesaskaroties ar tām un bez izmaiņām sasniedz Zemes virsmu. Otru, lielāko daļu, absorbē gāzes molekulas. Kad fotoni ir absorbēti, molekulas tiek ierosinātas, tas ir, tiek uzlādētas ar enerģiju, un pēc tam to atkal izstaro fotonu veidā. Šiem sekundārajiem fotoniem ir atšķirīgs viļņu garums un tie var būt jebkuras krāsas - no sarkanas līdz purpursarkanai.

Viņi izkliedējas visos virzienos: uz zemi, uz sauli un uz sāniem. Lords Railijs ierosināja, ka izstarotā starojuma krāsa ir atkarīga no tā, vai starā ir noteiktas krāsas kvantu pārsvars. Kad gāzes molekula saduras ar saules gaismas fotoniem, vienam zilajam sekundārajam kvantam ir astoņi zilie kvanti.

Kāds ir rezultāts? Intensīva zila gaisma burtiski izlido uz mums no visām pusēm no miljardiem atmosfēras gāzu molekulu. Citu krāsu fotoni ir sajaukti ar šo gaismu, tāpēc tam nav tīri zila toņa.

Kāpēc debesis ir zilas - atbilde

Pirms sasniegšanas uz zemes virsmas, kur cilvēki to var apsvērt, saules gaismai ir jāiet cauri visam planētas gaisa apvalkam. Gaismai ir plašs spektrs, kurā joprojām izceļas pamatkrāsas un varavīksnes nokrāsas. No šī spektra sarkanajam ir garākais gaismas vilnis, bet violetajam - visīsākais. Saulrietā saules disks ātri kļūst sarkans un steidzas tuvāk horizontam.

Šajā gadījumā gaismai jāpārvar arvien pieaugošais gaisa biezums, un daļa viļņu tiek zaudēta. Vispirms pazūd violets, pēc tam zils, ciāns. Garākie sarkanie viļņi turpina iekļūt Zemes virspusē līdz pēdējam, un tāpēc saules diskam un haloram ap to līdz pēdējiem mirkļiem ir sarkanīgas nokrāsas.

Kas mainās vakarā?

Tuvāk saulrietam Saule steidzas pie horizonta, jo zemāk tā krīt, jo ātrāk tuvojas vakars. Šādos brīžos slīpuma leņķa dēļ sāk strauji palielināties atmosfēras slānis, kas atdala sākotnējo saules gaismu no zemes virsmas. Kādā brīdī sabiezējošais slānis pārtrauc pārraidīt citus gaismas viļņus, izņemot sarkanos, un šajā brīdī debesis pārvērš šo krāsu. Zila vairs nav, tas absorbējas caur atmosfēru.

Interesants fakts: saulrieta laikā saule un debesis iziet cauri visai toņu gammai - kā viena vai otra no tām vairs neiet cauri atmosfērai. To pašu var novērot saullēkta laikā, abu parādību cēloņi ir vienādi.

Kas notiek, kad saule ceļas?

Saullēkta laikā saules stari iziet tajā pašā procesā, bet apgrieztā secībā. Tas ir, vispirms pirmie stari caur atmosfēru iziet spēcīgā leņķī, tikai sarkanais spektrs sasniedz virsmu. Tāpēc saullēkts sākotnēji pīkst sarkanā krāsā. Pēc tam, mainoties saullēktam un leņķim, sāk iziet citu krāsu viļņi - debesis kļūst oranžas, un pēc tam tās parasti kļūst zilas. Pusi dienas tiek novērota dziļi debesu zila krāsa, un pēc tam vakarā tā atkal sāk griezties purpursarkanā krāsā. Debesu vienā pusē, tālu no saules, tiek novērota zili-melna nokrāsa, bet, jo tuvāk nolaišanās saulei, jo vairāk horizonta tuvumā ir redzamas sarkanas nokrāsas, līdz saule pilnībā izzūd.

Šādas krāsu parādības tiek novērotas visur. Saule kļūst sarkana, tāpat kā tai tuvu esošās debesu zonas gan pie ekvatora, gan pie poliem. Šo parādību var redzēt uz visas planētas. Dažreiz saulrietiem vai saullēktiem ir vairāk piesātinātu sarkano toņu, tas ir saistīts ar atmosfēras stāvokli, aerosolu vai suspensiju klātbūtni tajā. Citos gadījumos krāsa nav tik izteikta, mērenāka. Ir tautas zīmes, kas ļauj noteikt nākamās dienas laika apstākļus pēc saulrieta nokrāsām - cilvēki ir iemācījušies analizēt krāsas un prognozēt no tām atmosfēras stāvokli ar lielāku vai mazāku precizitāti.

Tādējādi saulrieta sarkanā krāsa ir saistīta ar faktu, ka lielā leņķī caur atmosfēru caurspīd tikai saules spektra sarkanās krāsas, kam ir visilgākais viļņa garums. Saullēkta sarkanā krāsa ir saistīta ar to pašu faktoru.Pārējā dienā debesis ir zilas, jo šī nokrāsa spēj noslīcināt otru spektru, kurai ir vislielākā spēja izkliedēties.