Відповідно до науки, зір — це процес сприйняття електромагнітних хвиль світлового діапазону органами чуття людини. По-простому, щоб об’єкт став видимим, він повинен відбивати світло, що надходить від зовнішнього джерела, або сам його випромінювати. Тільки у цьому випадку виявляться такі характеристики об’єкта, як контури та колір.
У разі неба джерелом світла є сонце. Сонячне світло біле, але приклад веселки показує, що в спектрі, доступному людському оку він налічує сім кольорів, які своєю чергою залежать від довжини хвилі електромагнітних коливань, при цьому найдовшою вважається червона, найкоротша фіолетова.
Дивлячись із землі на небо, ми бачимо сонячне світло, що проходить через атмосферу, яка насичена безліччю перешкод на шляху світлової хвилі. Це частинки пилу, молекули газів, кристали льоду і краплі води — всі ці перешкоди розсіюють світловий потік, особливо короткохвильову (синю) його частину. Фіолетові та ультрафіолетові хвилі, небезпечні для здоров’я людини, значною мірою поглинаються у верхніх шарах атмосфери, тому найпомітнішими стають синій та голубий відтінки.
Чому небо синє з точки зору фізики
Фізика вважає, що білий колір складається лише з трьох кольорів, які називаються основними:
- червоний;
- зелений;
- синій.
Це викликано будовою людського ока: він має лише три види рецепторів, які забезпечують кольоросприйняття. При змішуванні основних кольорів у різних пропорціях виходить будь-який колір у видимій частині спектра.
Вперше структуру веселки описав Ньютон, припустивши, що небо має свій колір через найдрібніші частинки води, що містяться в повітрі. Слабким місцем цієї теорії виявилися червоні світанки та заходи сонця.
Через двісті років англійський вчений Релей, спостерігаючи за променем світла, що випадково потрапив у темну лабораторію, поставив питання: “Якщо світло поширюється прямолінійно, чому його видно збоку?”. Він припустив, що світло відбивається від дрібних порошинок, що носяться в повітрі. На той момент електромагнітна природа світла була вже відома, і згідно з нею, коли на своєму шляху промінь світла зустрічає меншу перешкоду, ніж довжина його хвилі він розсіюється. Очевидно, що в цьому випадку найсильніше розсіюватимуться частини спектра з найменшою довжиною хвилі (синій та голубий). Тому спостерігач бачить чисте піднебесся рівномірно блакитним. Хмари складаються з води та льоду, розмір частинок яких перевищує довжину хвилі будь-якого спектрального кольору, отже, рівномірно розсіюються всі кольори та око сприймає хмару білою.
Чому небо стає червоним на заході Сонця
На заході сонця і перед світанком світло падає на землю під кутом, проходячи шлях більший, ніж при прямому попаданні, коли сонце у зеніті. Хвилі малої довжини розсіюються настільки сильно, що не встигають дійти до земної поверхні. Червоні промені в цьому випадку розсіюються слабше і дарують глядачеві “палаючи” світанки та заходи сонця.
До речі, астронавти, які побували на Місяці, констатували факт, що через відсутність атмосфери небо там чорне.
