Небо как атмосферное явление¶
Небо — это видимая глазу часть атмосферы, окружающая Землю, а также космическое пространство, наблюдаемое с поверхности планеты. В повседневном понимании небо воспринимается как голубой свод над головой, но в научном смысле оно представляет собой совокупность атмосферных слоёв, рассеивающих солнечный свет, и границу между планетарной оболочкой и космосом.
¶Оптические свойства неба
¶Почему небо голубое
Цвет неба определяется рассеянием солнечного света в атмосфере. Наиболее интенсивно рассеивается коротковолновое синее излучение — это явление называется рэлеевским рассеянием (в честь британского физика Джона Рэлея, описавшего его в 1871 году). Длина волны синего света примерно в 10 раз меньше, чем у красного, поэтому синие фотоны рассеиваются на молекулах воздуха гораздо сильнее. Наблюдатель, смотрящий в любую часть неба, кроме области солнечного диска, видит именно рассеянный синий свет.
¶Рассеяние при закате и рассвете
Когда солнце находится у горизонта, свет проходит через атмосферу по значительно более длинному пути. На этом пути коротковолновые компоненты полностью рассеиваются, и до наблюдателя доходят преимущественно длинноволновые красные и оранжевые лучи. Поэтому рассветы и закаты окрашены в тёплые тона. Дополнительно на цвет влияют аэрозоли — пыль, дым, вулканические выбросы. После извержения вулкана Кракатау в 1883 году атмосфера насытилась частицами, которые вызвали аномально яркие красные закаты по всему миру в течение нескольких лет.
¶Другие цвета неба
Небо может быть белым, серым, жёлтым и даже зелёным — всё зависит от размера и концентрации частиц в атмосфере. Крупные капли облаков рассеивают свет всех длин волн равномерно, поэтому облака выглядят белыми. Пасмурное серое небо возникает, когда облако настолько плотное, что часть света поглощается. Жёлтый оттенок характерен для неба, загрязнённого промышленными выбросами или дымом от лесных пожаров.
¶Состав и структура атмосферы
Небо в научном смысле — это атмосфера Земли, состоящая из нескольких слоёв:
| Слой | Высота (км) | Особенности |
|---|---|---|
| Тропосфера | 0–12 | Погода, облака, 75–80 % массы воздуха |
| Стратосфера | 12–50 | Озоновый слой, отсутствие вертикальных течений |
| Мезосфера | 50–85 | Метеоры сгорают на этой высоте |
| Термосфера | 85–600 | Ионосфера, полярные сияния |
| Экзосфера | 600–10 000 | Постепенный переход в космос |
В тропосфере сосредоточено большинство водяного пара и аэрозолей, поэтому именно этот слой определяет цвет и прозрачность неба. В стратосфере находится озоновый слой, поглощающий ультрафиолетовое излучение Солнца.
¶Небо в культуре и науке
¶Астрономия
Небо было первым объектом систематических наблюдений человека. Древние астрономы Месопотамии, Египта, Греции и Китая фиксировали положения звёзд, планет и Луны, создавая звёздные каталоги. Вавилонская астрономическая традиция, уходящая корнями в II тысячелетие до н. э., заложила основы для последующих греческих и индийских астрономических систем.
¶Метеорология
Современная наука о небе — метеорология — изучает атмосферные процессы, формирование облаков, осадков и погодных явлений. Ключевые величины — температура, давление, влажность и скорость ветра — измеряются с помощью метеостанций, радиозондов и спутников.
¶Философия и религия
В большинстве культур небо рассматривалось как обитель богов или духов. В древнегреческой мифологии боги обитали на Олимпе, в христианстве небо — пребывание праведных. Аристотель в трактате «О небе» (IV век до н. э.) изложил геоцентрическую модель Вселенной, согласно которой Земля неподвижна, а небесные тела движутся по сферам.
¶Наблюдение неба
Визуальные характеристики неба зависят от времени суток, сезона, географической широты и состояния атмосферы. В тропиках небо в полдень имеет насыщенный синий цвет из-за высокой интенсивности солнечного света и чистого воздуха. В высоких широтах зимой небо часто бывает бледным и молочным из-за низкого угла солнца и наличия ледяных кристаллов в воздухе.
В ясную ночь на небе видны звёзды, Млечный Путь, планеты и метеоры. Степень видимости звёзд определяется так называемой звёздной величиной — чем меньше величина, тем ярче объект. Наиболее тёмное небо наблюдается вдали от городов, где отсутствует световое загрязнение.
Источники:
- Рэлей Дж. Теория звука. — М.: Наука, 1955.
- Аристотель. О небе. — М.: Наука, 1981.
- Гурьевич И. С. Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
- Френкель Я. Б. Введение в теорию атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976.
- Ханна М. Астрономия: введение в науку о Вселенной. — М.: Мир, 1996.