Pourquoi le ciel est bleu - il est très difficile de trouver la réponse à une question aussi simple. La meilleure solution au problème a été proposée il y a environ 100 ans par le physicien anglais Lord John Rayleigh.
Mais recommençons. La couleur du ciel devrait donc être la même, mais elle est toujours bleue. Qu'arrive-t-il à la lumière blanche dans l'atmosphère terrestre?
La couleur du soleil
La vraie couleur des rayons du soleil est le blanc. La lumière blanche est un mélange de rayons colorés. En utilisant un prisme, nous pouvons faire un arc-en-ciel. Le prisme divise un rayon blanc en bandes colorées: rouge, orange, jaune, vert, bleu, bleu et violet. Réunis, ces rayons forment à nouveau une lumière blanche. On peut supposer que la lumière du soleil se divise d'abord en composants colorés. Puis quelque chose se produit, et seuls les rayons bleus atteignent la surface de la Terre.
Des hypothèses avancées à différents moments
Il y a plusieurs explications possibles. L'air qui entoure la Terre est un mélange de gaz: azote, oxygène, argon et autres. Dans l'atmosphère, il y a encore de la vapeur d'eau et des cristaux de glace. La poussière et autres petites particules sont en suspension dans l'air. Dans la haute atmosphère se trouve une couche d'ozone. Serait-ce la raison?
Certains scientifiques pensaient que l'ozone et les molécules d'eau absorbent les rayons rouges et transmettent les rayons bleus. Mais il s'est avéré qu'il n'y avait tout simplement pas assez d'ozone et d'eau dans l'atmosphère pour rendre le ciel bleu.
En 1869, l'Anglais John Tyndall a suggéré que la poussière et les autres particules diffusent la lumière.La lumière bleue est diffusée le moins possible et traverse des couches de ces particules, atteignant la surface de la Terre. Dans son laboratoire, il a créé un modèle de smog et l'a allumé avec un faisceau blanc brillant. Le smog est devenu d'un bleu profond.
Tyndall a décidé que si l'air était absolument pur, rien ne disperserait la lumière et nous pourrions admirer le ciel blanc brillant. Lord Rayleigh a également soutenu cette idée, mais pas pour longtemps. En 1899, il publie son explication: c'est l'air, et non la poussière ou la fumée, qui colore le bleu ciel.
La relation entre la couleur et la longueur d'onde
Une partie des rayons du soleil passe entre les molécules de gaz, sans entrer en collision avec elles, et sans changements atteint la surface de la Terre. L'autre, la plupart, est absorbé par les molécules de gaz. Lorsque les photons sont absorbés, les molécules sont excitées, c'est-à-dire chargées d'énergie, puis les émettent à nouveau sous forme de photons. Ces photons secondaires ont des longueurs d'onde différentes et peuvent être de n'importe quelle couleur - du rouge au violet.
Ils se dispersent dans toutes les directions: vers la Terre, vers le Soleil et vers les côtés. Lord Rayleigh a suggéré que la couleur du rayon émis dépend de la prédominance des quanta d'une couleur ou d'une autre dans le rayon. Lorsqu'une molécule de gaz entre en collision avec des photons de lumière solaire, un quantum secondaire bleu a huit quanta bleus.
Quel est le résultat? Une lumière bleue intense se déverse littéralement sur nous de tous côtés par des milliards de molécules de gaz atmosphériques. Des photons d'autres couleurs sont mélangés à cette lumière, elle n'a donc pas de ton bleu pur.
Pourquoi le ciel est bleu - la réponse
Avant d'atteindre la surface de la terre, où les gens peuvent la contempler, la lumière du soleil doit traverser toute la coquille d'air de la planète. La lumière a un large spectre, dans lequel les couleurs de base, les nuances de l'arc-en-ciel ressortent toujours. De ce spectre, le rouge a l'onde lumineuse la plus longue, tandis que le violet a la plus courte. Au coucher du soleil, le disque solaire rougit rapidement et se rapproche de plus en plus de l'horizon.
Dans ce cas, la lumière doit surmonter une épaisseur d'air toujours croissante et une partie des vagues est perdue. Le violet disparaît d'abord, puis le bleu, le cyan. Les vagues rouges les plus longues continuent de pénétrer jusqu'à la surface de la Terre jusqu'à la fin, et donc le disque solaire et le halo qui l'entoure jusqu'aux derniers instants ont des teintes rougeâtres.
Qu'est-ce qui change le soir?
Plus près du coucher du soleil, le Soleil se précipite à l'horizon, plus il tombe bas, plus vite le soir approche. À de tels moments, la couche atmosphérique qui sépare la lumière du soleil d'origine de la surface de la terre commence à augmenter fortement en raison de l'angle d'inclinaison. À un moment donné, la couche épaississante cesse de transmettre d'autres ondes lumineuses en plus des ondes rouges, et à ce moment le ciel prend cette couleur. Le bleu n'est plus présent, il est absorbé lors de son passage dans l'atmosphère.
Fait intéressant: au coucher du soleil, le soleil et le ciel traversent toute une gamme de nuances - comme l'un ou l'autre d'entre eux cesse de traverser l'atmosphère. La même chose peut être observée au moment du lever du soleil, les causes des deux phénomènes sont les mêmes.
Que se passe-t-il lorsque le soleil se lève?
Au lever du soleil, les rayons du soleil passent par le même processus, mais dans l'ordre inverse. C'est-à-dire que les premiers rayons traversent l'atmosphère sous un angle fort, seul le spectre rouge atteint la surface. Par conséquent, le lever du soleil est d'abord délicat en rouge. Puis, à mesure que le lever du soleil et l'angle changent, des vagues d'autres couleurs commencent à passer - le ciel devient orange, puis il devient habituellement bleu. On observe une demi-journée d'un bleu profond du ciel, puis, le soir, il recommence à se tourner vers le violacé. D'un côté du ciel, loin du soleil, une teinte bleu-noir est observée, mais plus on se rapproche du soleil couchant, plus on peut voir des teintes rouges près de l'horizon jusqu'à ce que le soleil disparaisse complètement.
De tels phénomènes de couleur sont observés partout. Le soleil devient rouge, tout comme les zones du ciel proches, à la fois à l'équateur et aux pôles. Ce phénomène peut être observé partout sur la planète. Parfois, les couchers de soleil ou les levers de soleil ont des tons rouges plus saturés, cela est dû à l'état de l'atmosphère, à la présence d'aérosols ou de suspensions. Dans d'autres cas, la couleur n'est pas si prononcée, plus modérée. Il y a des signes folkloriques qui vous permettent de déterminer le temps le lendemain par les nuances du coucher du soleil - les gens ont appris à analyser les couleurs et à prédire l'état de l'atmosphère à partir d'eux avec une précision plus ou moins grande.
Ainsi, la couleur rouge du coucher du soleil est due au fait qu'à un grand angle à travers l'atmosphère, seules les couleurs rouges du spectre solaire traversent, ayant la plus longue longueur d'onde. La couleur rouge des levers de soleil est associée au même facteur.Le reste de la journée, le ciel est bleu, car cette nuance est capable de noyer l'autre spectre, ayant la plus grande capacité de diffusion.