Дифузне випромінювання неба — сонячне випромінювання, що досягає земної поверхні після того, як воно було розсіяно на молекулах або твердих частинках в атмосфері. З усього випромінювання Сонця, що розсіюється в атмосфері, близько двох третин зрештою досягає Землі як дифузне випромінювання (якщо Сонце знаходиться високо над горизонтом, розсіюється не менше 25 % падаючого випромінювання).
Основні механізми розсіювання світла в атмосфері (розсіювання Релея, розсіювання Мі) є пружними, тобто при цьому відбувається зміна напрямку випромінювання, без зміни довжини хвилі.
Чому небо блакитне? Редагувати
Небо виглядає блакитним з тієї причини, що повітря розсіює світло з короткою довжиною хвилі сильніше довгохвильового випромінювання світла. Інтенсивність розсіювання Релея, обумовленого флуктуаціями кількості молекул газів повітря в обсягах, порівнянних з довжинами хвиль світла, пропорційно , — довжина хвилі, тобто фіолетова ділянка спектра видимого світла розсіюється приблизно в 10 разів інтенсивніше червоного. Оскільки випромінювання синього кольору має коротшу довжину хвилі, в кінці видимого спектра, він більше розсіюється в атмосфері, ніж червоний. Завдяки цьому ділянка неба поза напрямком на Сонце має блакитний колір (але не фіолетовий, бо інтенсивність випромінювання в сонячному спектрі нерівномірна і інтенсивність у фіолетовій ділянці спектра в ньому менше, а також внаслідок меншої чутливості ока до фіолетового кольору і більшої до синього, який подразнює не тільки чутливі до синього кольору колбочки в сітківці, але і чутливі до червоних і зелених променів).
Під час заходу сонця і до світанку пряме сонячне світло проходить по дотичній до земної поверхні, отже шлях, який проходить світло в атмосфері, стає набагато більшим, ніж вдень. Через це велика частина синього і навіть зеленого світла розсіюється в сторони з прямого сонячного світла, тому пряме світло сонця, а також освітлювані ним хмари і небо поблизу горизонту забарвлюються в червоні тони.
Ймовірно, при іншому складі атмосфери, наприклад, на інших планетах колір неба, у тому числі й при заході світила, може бути іншим. Наприклад, колір неба на Марсі червонувато-рожевий.
Розсіяння і поглинання — головні причини ослаблення інтенсивності світла в атмосфері. Розсіяння змінюється як функція від відношення діаметра розсіюючої частинки до довжини хвилі світла. Коли це відношення менше 1/10, виникає релеївське розсіювання, при якому коефіцієнт розсіювання пропорційний . При великих відношеннях розміру розсіюючих частинок до довжини хвилі закон розсіювання змінюється згідно з рівнянням Гюстава Мі; коли ж це відношення більше 10, з достатньою для практики точністю застосовні закони геометричної оптики.
Під захмареним небом Редагувати
При похмурій погоді велика частина прямого сонячного світла до землі не доходить. Те, що доходить, заломлюють водяні краплі, зважені в повітрі. Крапель багато, і кожна має свою форму і, отже, заломлює по-своєму. Тобто хмари розсіюють світло від неба, і в результаті до землі доходить біле світло. Якщо хмари мають великі розміри, то частина світла поглинається, і колір неба сірий.
Випромінювання при розсіюванні не дуже змінюється за спектральним складом: краплі води в хмарах більші за довжину хвилі, тому весь видимий спектр (від червоного до фіолетового) розсіюється приблизно однаково. За інтенсивністю випромінювання змінюється (оцінка) від 1/6 інтенсивності прямого сонячного світла для відносно тонких хмар до 1/1000 для найтовстіших грозових хмар.
Реперні точки Редагувати
Оскільки при релеївському розсіюванні розсіяне світло повністю або частково є поляризованим (залежно від кута розсіювання), на небесній півсфері існують чотири точки, випромінювання з яких неполяризоване.
- Точка Араго (А), названа на честь відкривача, це точка, яка в повітрі без серпанку і туману розташована на 20° вище протисонячної точки, а в туманному повітрі розташована вище. Тому за її положенням визначають ступінь затуманення атмосфери.
- Точка Бабіне (Ba), відкрита Жаком Бабіне в 1840 р., розташована на 15°-20° вище Сонця, але її важко спостерігати внаслідок близькості сонячного диска.
- Точка Брюстера (Br), відкрита Брюстером в 1840 р., розташована на 15°-20° нижче Сонця, але її важко спостерігати внаслідок близькості сонячного диска.
- Четверта точка (IV), відкрита при спостереженні з висотних літаків. Розташовується на 20° нижче протисонячної точки.
Фотографії Редагувати
Див. також Редагувати
Примітки Редагувати
- Kathy Miles. The Martian Sky: Stargazing from the Red Planet (англ.). StarrySkies. Архів оригіналу за 3 листопада 2012. Процитовано 24 октября 2012.
Посилання Редагувати
- Why is the sky blue? Science made simple [ 1 квітня 2020 у Wayback Machine.]
- Blue Sky and Релея Scattering [Архівовано 2 травня 2013 у WebCite]