Меню Рубрики

Почему небо синее с точки зрения физики

Мы все привыкли, что цвет неба — характеристика непостоянная. Туман, облака, время суток — все влияет на окраску купола над головой. Ежедневная ее смена не занимает умы большинства взрослых, чего нельзя сказать о детях. Они постоянно интересуются тем, почему небо голубое с точки зрения физики или что окрашивает закат в красный. Попытаемся разобраться в этих не самых простых вопросах.

Переменчивое

Начать стоит с ответа на вопрос о том, что, собственно, небо представляет собой. В древнем мире оно виделось действительно как купол, накрывающий Землю. Сегодня, однако, вряд ли кто-то не знает, что, на какую бы высоту ни поднялся любопытный исследователь, достичь этого купола он не сможет. Небо — это не вещь, а, скорее, панорама, которая открывается при взгляде с поверхности планеты, некая видимость, сотканная из света. Причем если наблюдать из разных точек, оно может выглядеть иначе. Так, из иллюминатора самолета, поднявшегося над облаками, открывается совсем иной вид, чем с земли в это время.

Ясное небо — голубое, но стоит набежать облакам — и оно становится серым, свинцовым или грязно-белым. Ночное небо — черное, иногда на нем можно заметить рыжеватые участки. Это отсвет искусственного освещения города. Причина всех подобных изменений — свет и его взаимодействие с воздухом и частичками различных веществ в нем.

Природа цвета

Для того чтобы ответить на вопрос о том, почему небо голубое с точки зрения физики, нужно вспомнить о том, что представляет собой цвет. Это волна определенной длины. Свет, идущий от Солнца к Земле, видится как белый. Еще с экспериментов Ньютона известно, что белый свет представляет собой пучок из семи лучей: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Цвета отличаются длиной волны. Красно-оранжевый спектр включает волны, наиболее внушительные по этому параметру. Цвета сине-зеленой части спектра характеризуются короткой длиной волны. Разложение света на спектр происходит при столкновении его с молекулами различных веществ, при этом часть волн может быть поглощена, а часть — рассеяна.

Исследование причины

Многие ученые пытались объяснить, почему небо голубое, с точки зрения физики. Все исследователи стремились обнаружить явление или процесс, который в атмосфере планеты рассеивает свет таким образом, что в результате до нас доходит только голубой. Первыми кандидатами на роль подобных частиц были молекулы озона и воды. Считалось, что именно они поглощают красный свет и пропускают голубой, а в результате мы видим небо синего цвета. Последовавшие за этим подсчеты, однако, показали, что того количества озона, кристаллов льда и молекул водяного пара, которое есть в атмосфере, недостаточно для придания небу голубого цвета.

Причина в загрязнении

На следующем этапе исследований Джоном Тиндаллом было высказано предположение, что роль искомых частиц играет пыль. Синий свет обладает наибольшей стойкостью к рассеиванию, а потому способен пройти сквозь все слои пыли и других взвешенных частиц. Тиндалл провел эксперимент, подтвердивший его предположение. Он создал в условиях лаборатории модель смога и осветил ее ярким белым светом. Смог приобрел голубой оттенок. Ученый сделал однозначный вывод из своего исследования: цвет неба определяется частичками пыли, то есть если бы воздух Земли был чистым, то над головами людей светились не голубые, а белые небеса.

Исследование лорда

Окончательную точку в вопросе о том, почему небо голубое (с точки зрения физики), поставил английский ученый, лорд Д. Рэлей. Он доказал, что не пыль или смог окрашивает пространство над головой в привычный для нас оттенок. Дело в самом воздухе. Молекулы газа поглощают большую часть света и в первую очередь самые длинные волны, эквивалентные красному. Синий при этом рассеивается. Именно так и сегодня объясняется то, какого цвета небо мы видим в ясную погоду.

Внимательные заметят, что, следуя логике ученых, купол над головой должен быть фиолетовым, поскольку именно у этого цвета самая короткая длина волны в видимом диапазоне. Однако это не ошибка: доля фиолетового в спектре значительно меньше, чем синего, да и глаза человека более чувствительны именно к последнему. По сути, видимый нами голубой — результат смешения синего с фиолетовым и некоторыми другими цветами.

Закаты и облака

Все знают, что в разное время суток можно увидеть разный цвет неба. Фото красивейших закатов над морем или озером — прекрасная иллюстрация этого. Всевозможные оттенки красного и желтого в сочетании с голубым и темно-синим делают подобное зрелище незабываемым. А объясняется оно все тем же рассеиванием света. Дело в том, что во время заката и рассвета солнечным лучам приходится преодолевать гораздо больший путь сквозь атмосферу, чем в разгар дня. При этом свет сине-зеленой части спектра рассеивается в разные стороны и облака, расположенные у линии горизонта, становятся окрашенными в оттенки красного.

Когда небо заволакивают облака, картина совершенно меняется. Солнечные лучи не в силах преодолеть плотный слой, и большая часть их просто не достигает земли. Лучи, сумевшие пройти сквозь тучи, встречаются с водными каплями дождя и облаков, которые вновь искажают свет. В результате всех этих превращений до земли доходит белый свет, если облака небольшие по размеру, и серый, когда небо закрывают внушительные тучи, вторично поглощающие часть лучей.

Иные небеса

Интересно, что на других планетах Солнечной системы при взгляде с поверхности можно увидеть небо, сильно отличное от земного. На космических объектах, обделенных атмосферой, солнечные лучи свободно достигают поверхности. В результате небо тут черное, без какого бы то ни было оттенка. Такую картину можно увидеть на Луне, Меркурии и Плутоне.

Марсианское небо имеет красно-оранжевый оттенок. Причина этого кроется в пыли, которой насыщена атмосфера планеты. Она окрашена в разные оттенки красного и оранжевого. Когда Солнце поднимается над горизонтом, марсианское небо становится розовато-красным, при этом участок его, непосредственно окружающий диск светила, видится голубым или даже фиолетовым.

Небо над Сатурном того же цвета, как на Земле. Над Ураном простираются аквамариновые небеса. Причина кроется в метановой дымке, расположенной в верхних слоях атмосферы планеты.

Венеру от глаз исследователей скрывает плотный слой облаков. Он же не позволяет дойти до поверхности планеты лучам сине-зеленого спектра, поэтому небо здесь желто-оранжевое с серой полоской вдоль горизонта.

Исследование дневного пространства над головой раскрывает не меньше чудес, чем изучение звездного неба. Понимание процессов, протекающих в облаках и за ними, помогает постичь причину довольно привычных для обывателя вещей, которые, тем не менее, объяснить с ходу может далеко не каждый.

Почему небо имеет голубой цвет?

Приветствуем самых любознательных на страницах нашего сайта! Сегодня мы затронем вопрос, который нередко волнует пытливые умы (особенно детские), однако не каждый находит возможность разобраться, почему же всё-таки небо голубое, ведь воздух-то на самом деле прозрачный. Постараемся коротко на него ответить.

Что скажет Википедия?

Если мы чего-то не знаем, то можно всегда отыскать ответ именно в Википедии. Так давайте же заглянем туда и посмотрим, что нам поведает сей ресурс.

Собственно говоря, вот ссылка на нужный материал.

Хорошо сказано в Википедии! Правда, как-то не очень понятно. Единственное, что как бы можно разобрать, так это тот факт, что солнечные лучи долетают до нашей атмосферы, с ними что-то происходит, и мы видим голубое небо. Нет, так не пойдет, давайте попробуем разобраться подробнее и более понятным языком, почему небо голубое.

На самом деле всему причиной такое понятие, как «рассеивание света»!

Рассеивание света

Итак, Солнце излучает лучи, которые имеют белый цвет. Белый, как известно, включает в себя все цвета видимого нам спектра. Свидетельство тому – радуга. Она возникает по той причине, что солнечный свет, попадая в капельки воды, преломляется и распадается на разные цвета. Голубое небо мы тоже наблюдаем по чем-то похожей причине.

Так образуется радуга

Возможно вас заинтересует:

Дело в том, что в воздухе множество молекул газа, которые и рассеивают солнечный свет. Частицы света разлетаются в разные стороны, поэтому голубой цвет неба виден и землянам, и космонавтам с МКС в виде голубого ореола. Но почему же именно голубой, ведь в спектре как минимум семь цветов, как говорится: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан!».

Интересный факт! В день человек вдыхает около 20 кг воздуха. Этот объём мы получаем, делая 22 000 вдохов день.

Почему небо именно голубого цвета?

У каждого цвета имеется своя длина волны. На следующем рисунке можно посмотреть, как этот показатель разнится.

Фиолетовый рассеиваются слишком сильно, а цвета с зелёного по красный наоборот рассеиваются не очень интенсивно. Вот и получается, голубые и синие частицы — это золотая середина. Фиолетовый, несмотря на то, что он рассеивается лучше голубого, мы не замечаем из-за нашего восприятия: при одинаковой яркости голубой воспринимается нашим глазом гораздо лучше, чем его собрат.

Примерно так всё и происходит

Вот неплохой видос на эту тему, который и нам помог разобраться в данном вопросе:

  1. Солнечный свет, взаимодействуя с молекулами воздуха, рассеивается на разные цвета.
  2. Из всех цветов лучше всего к рассеиванию предрасположен именно голубой цвет.
  3. Получается, что он фактически захватывает воздушное пространство.

Конечно, предоставленная информация довольно утрирована и следовало бы заострить внимание на многих научных фактах и понятиях, но зато так более или менее понятно, почему небо голубое.

Почему небо голубое, а закат красный?

Одной из отличительных черт человека является любознательность. Наверное, каждый, будучи ребенком, смотрел на небо и задавался вопросом: «почему небо голубое?». Как оказывается, ответы на такие, кажется, простые вопросы требуют некоторой базы знаний в области физики, а потому не каждый родитель сможет верно объяснить ребенку причину указанного явления.

Рассмотрим данный вопрос с научной точки зрения.

Солнечный спектр

Диапазон длин волн электромагнитного излучения охватывает почти весь спектр электромагнитного излучения, в который входит и видимое для человека излучение. На представленном ниже изображении показана зависимость интенсивности излучения Солнца от длины волны этого излучения.

Спектр длины волн

Анализируя данное изображение, можно отметить тот факт, что видимое излучение также представлено неравномерной интенсивностью для излучения различных длин волн. Так относительно малый вклад в видимое излучение дает фиолетовый цвет, и наибольший – синий и зеленый цвета.

Почему небо голубое?

Прежде всего на этот вопрос нас наталкивает тот факт, что воздух – бесцветный газ и не должен излучать синий свет. Очевидно, что причиной подобного излучения является наша звезда.

Как известно, белый свет на самом деле является комбинацией излучения всех цветов видимого спектра. С помощью призмы можно явно разложить свет на весь диапазон цветов. Подобный эффект возникает в небе после дождя и образует радугу. Когда же солнечный свет попадает в земную атмосферу, он начинает рассеиваться, т.е. излучение меняет свое направление. Однако, особенность состава воздуха такова, что при попадании света в него, излучение с короткой длиной волны рассеивается сильнее, чем длинноволновое излучение. Таким образом, беря во внимание изображенный ранее спектр, можно заметить, что красный и оранжевый свет, практически не будут менять своей траектории, проходя через воздух, в то время как фиолетовое и голубое излучения будут заметно менять свое направление. По этой причине в воздухе возникает некий «блуждающий» коротковолновый свет, который постоянно рассеивается в этой среде. В результате описанного явления, кажется, что коротковолновое излучение видимого спектра (фиолетовый, голубой, синий) излучается в каждой точке неба.

Прохождение солнечного света через призму

Общеизвестный факт восприятия излучения состоит в том, что глаз человека может уловить, увидеть, излучение только в том случае, если оно непосредственно попало в глаз. Тогда, смотря в небо, Вы вероятнее всего будете видеть оттенки того видимого излучения, длина волны которого наименьшая, так как именно оно рассеивается в воздухе лучше всего.

Почему же смотря на Солнце Вы не видите отчетливо красный цвет? Во-первых, внимательно рассмотреть Солнце человеку вряд ли удастся, так как интенсивное излучение может повредить зрительный орган. Во-вторых, несмотря на существование такого явления как рассеяние света в воздухе, все же большая часть света, излучаемого Солнцем, доходит до поверхности Земли не подвергаясь рассеиванию. А потому все цвета видимого спектра излучения совмещаются, формируя свет с более выраженным белым цветом.

Вернемся к рассеянному воздухом свету, цвет которого, как мы уже определили, должен иметь наименьшую длину волны. Из видимого излучения наименьшей длиной волны обладает фиолетовый, следом идет голубой, и несколько длиннее волны имеет синий цвет. Принимая во внимание неравномерную интенсивность излучения Солнца, становится ясно, что вклад фиолетового цвета мизерный. Поэтому наибольший вклад в рассеянное воздухом излучение несет голубой цвет, а следом – синий.

Почему закат красный?

Цвет в зависимости от длины волны

Читайте также:  Костный таз с акушерской точки зрения

В случае, когда Солнце прячется за горизонт, мы можем наблюдать то самое длинноволновое излучение красного-оранжевого цвета. В данном случае свет от Солнца должен пройти заметно большее расстояние в атмосфере Земли, прежде чем достигнет глаз наблюдателя. В месте, где излучение Солнца начинает взаимодействовать с атмосферой, наиболее выраженными являются голубой и синий цвета. Однако, с расстоянием коротковолновое излучение теряет свою интенсивность, так как значительно рассеивается по пути. В то время как длинноволновое излучение отлично справляется с преодолением таких больших расстояний. Вот почему Солнце красное на закате.

Как было упомянуто раньше, хоть длинноволновое излучение и слабо рассеивается в воздухе, все же рассеяние имеет место быть. Поэтому находясь на горизонте, Солнце излучает свет, из которого до наблюдателя доходит лишь излучение красно-оранжевых оттенков, которое несколько успевает рассеяться в атмосфере, образуя ранее упомянутый «блуждающий» свет. Последний и окрашивает небо в пестрые оттенки красного и оранжевого цвета.

Почему облака белые?

Говоря об облаках, известно, что они состоят из микроскопических капелек жидкости, которая рассеивает видимый свет почти равномерно, независимо от длины волны излучения. Тогда рассеянный свет, направленный во все стороны от капельки, рассеивается вновь на других капельках. При этом комбинация излучений всех длин волн сохраняется, и облака «светятся» (отражаются) белым цветом.

Если погода пасмурная, то солнечное излучение доходит до поверхности Земли в незначительном количестве. В случае с большими облаками, или их большим количеством, некоторая доля солнечного света поглощается, потому небо тускнеет и принимает окрас серого цвета.

Совет 1: Почему небо меняет цвет?

  • Почему небо меняет цвет?
  • Почему звезды разного цвета
  • Почему небо голубое

Хотя бы раз в жизни каждый человек мог задумываться над вопросом, почему цвет неба изменяется? Почему закат красный, а не зеленый? Почему ночью небо чернеет? Не все люди знают ответы на эти вопросы.

Причиной изменения цвета неба служат мельчайшие частички разных веществ, в том числе газа, пыли и прочих, которые содержатся в атмосфере. Солнце излучает на Землю лучи белого света. На своем пути эти лучи встречаются с различными молекулами, например с молекулами кислорода. Проходя сквозь них, свет преломляется, и на выходе получается несколько лучей различного цвета. Небо в хорошую погоду предстает нашим взорам в голубом цвете, потому что этот цвет более яркий, чем все остальные цвета, на которые раскладывается белый солнечный цвет. Голубое небо так притягательно взорам, о нем писали стихи, рисовали картины. Однако, летом, когда на улице стоит долгое время нестерпимая жара, ничто не может порадовать человека, даже этот волшебный, голубой небесный свет.

Чем ближе солнце опускается к горизонту, тем больший угол преломления света образовывается, и голубые лучи рассеиваются, а красные все в большей концентрации достигают наших глаз. Поэтому картина на небе при заходе солнца такая потрясающая. Красный свет смешивается с другими лучами, придавая закату невыразимую притягательность и обворожительность.

Ночное небо наиболее удивительное. В ясную погоду на ночном небе отлично просматриваются все созвездия, глубину черного неба не возможно ни с чем сравнить. Ночью солнечные лучи не попадают на Землю в нашей части света, поэтому никакой свет не отражается, и небо выглядит черным. Наша вселенная – уникальное тело, которое совершенно черное, не отражающее никаких лучей и в полной мере поглощающее все волны, такие как тепловые, радиоволны и другие. Именно поэтому ночью так темно, и световые потоки от миллиарда звезд полностью поглощаются космосом. Во все времена ночь завораживала человечество своим необычайно красивым и таинственным черным звездным небом, манящим своими тайнами.

Совет 2 : Почему небо голубое

Из курса природоведения известно, что небо голубого цвета – это причина взаимодействия озонового слоя и солнечного света. Но что конкретно происходит с точки зрения физики и почему небо голубое? Теорий на этот счёт существовало несколько. Все они, в конечном итоге, подтверждают, что основная причина – это атмосфера. Но также объясняется и механизм взаимодействия.

Главный факт касается солнечного света. Известно, что солнечный свет имеет белый цвет. Белый цвет – это сумма всех спектров. Он может быть разложен на радугу (или спектры) при прохождении через дисперсионную среду.

Исходя из этого факта, учеными было предложено несколько теорий.

Первая теория объясняла голубой цвет тем самым рассеянием на частицах в атмосфере. Предполагалось, что большое количество механической пыли, частичек пыльцы растений, водяного пара и других мелких включений работают как дисперсионная среда. В результате до нас доходит только спектр голубоватого цвета. Но как тогда объяснить, что цвет неба не меняется зимой или на севере, где таких частичек меньше или их природа отлична? Теория была довольно быстро отвергнута.

Следующая теория предполагала, что световой поток белого цвета проходит через атмосферу, которая состоит из частиц. При прохождении через их поле светового луча частицы возбуждаются. Активированные частицы начинают испускать дополнительные лучи. Это и окрашивает солнечный цвет в голубоватый цвет. Белый свет помимо механического рассеивания и его дисперсии активирует и частицы атмосферы. Явление напоминает люминесценцию. На данный момент это объяснение является наиболее полным.

Последняя теория наиболее простая и она является достаточной для объяснения основной причины явления. Смысл ее очень похож на предыдущие теории. Воздух способен рассеивать свет по спектрам. Именно это является основной причиной голубого свечения. Свет с короткой длиной волны рассеивается интенсивнее, чем с короткой. Т.е. фиолетовый цвет рассеивается сильнее, чем красный. Этот факт объясняет изменение цвета неба на закате. Достаточно изменить угол солнца. Это и происходит при вращении земли, и цвет небосвода меняется на оранжево-розовый на закате. Чем выше солнце над горизонтом, тем более голубой свет мы будем видеть. Причина всему – та самая дисперсия или явление разложения света по спектрам.

Кроме всего этого, нужно понимать, что нельзя исключать все обозначенные выше факторы. Ведь каждый из них дает некоторый вклад в общую картину. Например, несколько лет назад в Москве в результате обильного цветения растений весной образовалось плотное облако пыльцы. Оно окрасило небо в зеленый цвет. Это довольно редкое явление, однако оно показывает, что отвергнутая теория про микрочастицы в воздухе также имеет место быть. Правда, теория эта не является исчерпывающей.

Почему небо голубое?

Наверно, каждый хотя бы раз в жизни сталкивался с этим простым вопросом: почему чистое, безоблачное небо голубое или синее? Очевидно, из-за воздуха, которым мы дышим, из-за атмосферы Земли! Вероятно, воздух у нас «синего цвета» или что-то вроде этого. Он только кажется прозрачным, а на больших расстояниях самолеты, горы, корабли как бы находятся в голубоватой дымке… Такие рассуждения не снимают главный вопрос: почему небо голубое? Не раскрашен же воздух синей краской!

Так как воздух рассеивает синий цвет, небо кажется голубым, а само Солнце — желтым. Больше того, на закате, когда солнечный свет проходит через бо́льшую толщу атмосферы, мы видим красное Солнце и зарю, окрашенную в желто-красные цвета. Все это возможно только потому, что синий свет рассеивается атмосферой по пути к нам.

Но откуда вообще взялся синий свет? Начнем с того, что белый свет от Солнца — это смесь всех цветов радуги, от фиолетового до красного. Стоп, скажете вы, свет Солнца белый? Да, свет, идущий от Солнца, практический белый. Второй момент: мы сейчас говорим о свете, а не о цвете. Если смешать краски разных цветов, то мы, конечно, получим нечто почти черное.

Цвет света — это не цвет какого-либо предмета. Если смешать красный, желтый, оранжевый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый свет примерно в равном количестве, мы получим белый свет. Первым продемонстрировал это Исаак Ньютон, использовав призму для разделения разных цветов и формирования спектра.

Ученые выяснили, что разноцветный свет это всего лишь свет разных длин волн. Видимая часть спектра варьируется от красного света с длиной волны около 720 нм до фиолетового с длиной волны около 380 нм, между которыми расположены оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий цвета. Три различных типа цветовых рецепторов в сетчатке человеческого глаза наиболее сильно реагируют на красные, зеленые и синие длины волн, в сумме давая нам все разнообразие красок.

Да, так что там говорит физика о том, почему небо голубое?

Эффект Тиндаля

Первые шаги к правильному объяснению цвета неба сделал Джон Тиндаль в 1859 году. Он обнаружил любопытный эффект: если пропустить свет через прозрачную жидкость, в которой взвешены мелкие частички, то голубой свет будет рассеиваться этими частичками сильнее, чем красный свет.

Это можно легко продемонстрировать. Возьмите стакан с водой и размешайте в нем несколько капель молока, немного муки или мыла, так чтобы вода в стакане стала мутной. Затем пропустите через стакан свет фонарика. Вы увидите, что свет внутри стакана стал голубоватым. Вернее, голубоватым стал тот свет, который попал вам в глаза из стакана, то есть был отклонен и рассеян в растворе!

Но самое интересное, что свет на выходе из стакана, потеряв часть своей синей составляющей, будет уже не белым, а желтоватым! Если взять достаточно широкую емкость, то свет, многократно рассеявшись в дороге, окончательно потеряет синюю составляющую и выйдет из емкости уже не желтым, а красным.

Эффект Тиндаля касается рассеяния света в мутных жидкостях. Частички в такой жидкости должны иметь особую структуру поверхности — бороздки, решетки, поры, углы, размер которых сопоставим с длиной световой волны.

Благодаря эффекту Тиндаля существуют красивые голубые рачки сапфириниды. Эти крохотные, будто светящиеся изнутри, животные иногда становятся совершенно невидимыми для наблюдателя (рассеяние света уходит в ультрафиолетовую область)…

Эффект Тиндаля несет ответственность и за голубые глаза у людей!

Да-да, голубые глаза создает вовсе не голубой пигмент — его там попросту нет — но меланин, который рассеивает свет соответствующим образом!

Несколько лет спустя эффект Тиндаля был подробно изучен лордом Рэлеем. С тех пор рассеяние света на очень маленьких частицах стало называться рэлеевским рассеянием. Рэлей показал, что количество рассеянного света обратно пропорционально четвертой степени длины волны для достаточно мелких частиц. Отсюда следует, что синий свет на таких частицах рассеивается больше, чем красный, примерно в 10 раз: (700 нм/400 нм) 4 = 10

Пыль или молекулы?

Все это прекрасно, но наше небо заполнено воздухом, а не жидкостью, и в небе не плавают кусочки мыла или молока… Что за частицы рассеивают свет в воздухе? Тиндаль и Рэлей полагали, что голубой цвет неба должен быть из-за мелких частиц пыли и капель водяного пара, которые взвешены в атмосфере в точности как частички молока взвешены в воде.

Это ошибочное мнение, хотя и сегодня некоторые люди говорят, что цвет неба определяется паром и пылью. Если бы это было так, то цвет неба менялся бы гораздо сильнее в зависимости от влажности или тумана, чем он меняется на самом деле. Поэтому ученые предположили (правильно!), что для объяснения рассеяния достаточно молекул кислорода и азота. Это сам воздух, вернее, его молекулы рассеивают свет!

Голубое небо и облака на нем. Воздух рассеивает свет в соответствии с рэлеевским рассеянием, а более крупные частички облаков в соответствии с рассеянием Ми. Фото: Andrei Azanfirei/Flickr.com

Вопрос окончательно решил Альберт Эйнштейн в 1911 году, который рассчитал детальную формулу для рассеяния света в зависимости от молекул и дальнейшие эксперименты блестяще подтвердили его вычисления. Говорят, Эйнштейн даже смог использовать свои расчеты в качестве дополнительной проверки числа Авогадро!

Почему небо голубое, а не фиолетовое?

Кстати, если синий свет рассеивается в 10 раз больше, чем красный, то еще более короткие фиолетовые волны должны рассеиваться больше, чем синие! Возникает вопрос: почему небо не выглядит фиолетовым?

Во-первых, спектр излучения света от солнца не является одинаковым на всех длинах волн — максимум энергии в спектре Солнца приходится на зеленый свет. Во-вторых, коротковолновый фиолетовый свет активно поглощается в верхних слоях атмосферы (как и ультрафиолет!), поэтому в до поверхности Земли доходит меньше фиолетового, чем синего.

Наконец, третья причина — наши глаза менее чувствительны к фиолетовому свету, чем к синему.

Кривые чувствительности для трех типов колбочек в человеческом глазу.

У нас есть три типа цветовых рецепторов, или колбочек, в сетчатке глаз. Их называют красными, синими и зелеными, потому что они наиболее сильно реагируют на свет именно на этих длинах волн. Но на самом деле, они способны улавливать и свет других длин волн, перекрывая весь спектр.

Когда мы смотрим на небо, красные колбочки реагируют на небольшое количество рассеянного красного света, но также — менее сильно — на оранжевые и желтые длины волн. Зеленые колбочки реагируют на жёлтые и более сильно рассеянные зелёные и зелено-синие волны. Наконец, синие колбочки стимулируются цветами синих длин волн, которые очень сильно рассеиваются. Если бы в спектре не было синего и фиолетового, небо казалось бы голубым с легким зеленоватым оттенком. Но наиболее сильно рассеивающиеся волны синего и фиолетового цветов слегка стимулируют и красные колбочки, поэтому эти цвета кажутся синими с добавленным красным оттенком. Общий эффект заключается в том, что когда мы смотрим на небо, красные и зеленые колбочки стимулируются примерно одинаково, а синие стимулируются сильнее. Эта комбинация в итоге и образует голубое или синее небо.

Читайте также:  Сколько стоит операция по восстановлению зрения в мнтк

Прекрасные закаты

Что может быть красивее тихих закатов на берегу моря или в степи? Когда воздух чистый и прозрачный, закат будет желтого цвета, точно как луч фонарика, пересекший стакан с раствором мыла: часть синего света рассеется и общий цвет Солнца сместится к красному концу спектра.

Закаты Солнца могут быть чрезвычайно разнообразными по цветовой гамме в зависимости от состояния атмосферы. Фото: Alex Derr

Другое дело, если воздух загрязнен мелкими частицами — гарью, пылью, смогом. В этом случае закат будет оранжевым и даже красным. Закаты над морем также могут быть оранжевыми из-за частиц соли, взвешенных в воздухе, которые могут создавать эффект Тиндаля. Небо вокруг солнца видно покрасневшим, а также свет, идущий прямо от солнца. Это связано с тем, что весь свет рассеивается относительно хорошо под небольшими углами, но тогда синий свет с большей вероятностью будет рассеиваться дважды и более на больших расстояниях, оставляя желтый, красный и оранжевый цвета.

Облака, голубая Луна и голубая дымка

Облака и пылевая дымка кажутся белыми, потому что они состоят из частиц, больших длин волн света. Такие частицы будут одинаково рассеивать все длины волн (рассеяния Ми).

Но иногда в воздухе могут быть частицы гораздо меньших размеров. Некоторые горные районы славятся своей голубой дымкой. Аэрозоли терпенов из растительности вступают в реакцию с озоном в атмосфере, образуя мелкие частицы диаметром около 200 нм, которые отлично рассеивают синий свет.

Голубая дымка над заливом Котор в Черногории. Фото: Rocher/Flickr.com

Лесной пожар или извержение вулкана могут иногда заполнять атмосферу мелкими частицами диаметром 500–800 нм, что является подходящим размером для рассеивания красного света. Это дает противоположность обычному эффекту Тиндаля и может привести к тому, что Луна приобретет синий оттенок, так как красный свет от Луны рассеян этими частицами. Настоящая голубая Луна — очень редкое явление!

Почему небо Марса красное?

Вот мы добрались и до Марса, небо на котором, судя по снимкам марсоходов и автоматических спускаемых аппаратов, то рыжее, то песочно-желтое, то серовато-голубое… Какое оно на самом деле?

Согласно физике, марсианское небо должно быть голубым. Оно и есть голубое, но только когда атмосфера на Красной планете спокойна. Однако на Марсе, как известно, часто дуют ветра. Несмотря на то что атмосфера планеты крайне разрежена, ветра способны поднимать миллионы тонн песка и пыли устраивать настоящие песчаные бури. Некоторые бури способны скрыть почти всю поверхность Марса!

После таких бурь в воздухе еще долго остаются взвешенными частички богатой железом пыли. Цвет этой пыли красный (это ржавчина), соответственно и небо на Марсе окрашивается в желтовато-оранжевый цвет.

Отражательные туманности

Наконец, заглянем далеко в космос, туда, где сейчас рождаются звезды.

Комплекс туманностей ро Змееносца. Фото: Jim Misti/Steve Mazlin/Robert Gendler

Вот целый комплекс из космических газопылевых облаков, расположенный на границе созвездий Змееносца и Скорпиона. Обратите внимание: часть облаков ярко светится красноватым свечением, другая часть, наоборот, поглощает свет и напоминает черные провалы. Наконец, третья часть имеет голубоватый цвет.

Все три типа облаков состоят в основном из водорода с небольшой примесью пыли и молекул. Почему же они выглядят по-разному? Все дело в их температуре. Нагретые светом погруженных в них звезд, облака начинают сами светиться. Красное свечение — излучение водорода. Очень холодные облака, наоборот, поглощают свет и потому непрозрачны для нас. Наконец, холодные, но расположенные недалеко от ярких звезд облака выглядят голубоватыми. Они отражают свет звезд, рассеивая его так же, как и атмосфера Земли!

Почему небо голубое

Величественное зрелище синего небосвода, грозового серого неба, покрытого облаками, розового восхода или алого заката — это привычная для обитателей Земли и, одновременно, восхитительная картина. Однажды, раньше или позже, каждый человек глядя ввысь задается простым вопросом, почему небо голубое?

Маленький ребенок-почемучка возраста трех лет ставит этим вопросом в тупик своих родителей. В ответ он скорее всего слышит сомнительную историю про синюю речку, которая как в зеркале отражается в небе.
Взрослый человек, обладая школьным запасом знаний и аналитическим складом ума, может прийти к тому же вопросу сопоставив известные факты. Солнечный свет, мы знаем точно, — белый, воздух — бесцветный и прозрачный. Так откуда тогда берется синева небосклона, почему же все-таки небо голубое?

Одна голова хорошо, а две лучше

Отбросив версию о боге Гелиосе, пересекающем небесную твердь на золотой колеснице (что, кстати, говорит о попытках древних греков разобраться в устройстве мира), ученые принялись за размышления и испытания. В начале XIX века английский физик Джон Тиндаль пришел к заключению, что причиной голубой окраски неба являются микроскопические частицы пыли, взвешенные в воздухе и рассеивающие свет. Он даже экспериментально доказал это создав в своей лаборатории искусственный туман, похожий на лондонский смог, и пропустив через него луч света. Туман стал синим.

В 1899 году пыльная версия Тиндаля была опровергнута его соотечественником Джоном Релеем. Он сумел доказать, что цвет неба — следствие рассеяния солнечных лучей при их прохождении через сам воздух (рассеяние Релея). Это явление называется диффузное излучение неба.
Чтобы разобраться почему небо над Землей голубое, нужно прибегнуть к языку физики.

Солнечный свет

Солнечные лучи — это квантовые волны различной длины. Проходя через неоднородную атмосферу волна белого цвета преломляется в молекулах всевозможных газов и разделяется на цветовой спектр. Получается всем нам известная радуга. Такую же радугу можно создать самостоятельно при помощи призмы или увеличительного стекла. Расщепление солнечного луча на цветные составляющие называется дисперсия.
Волны разной длины глаз человека воспринимает как разные цвета — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Красный цвет соответствует самой длинной волне, фиолетовый — самой короткой из видимых человеком.
Спектр солнца неравномерный: одних цветов больше, других меньше. Например, в нем совсем мало фиолетового излучения.

Цвета спектра и основные цвета

Попадая в атмосферу Земли солнечные лучи рассеиваются, как и доказал Релей. Физические законы таковы, что короткие волны рассеиваются гораздо лучше длинных. Красная часть спектра пересекает земную атмосферу практически не рассеиваясь, а синяя — рассеивается и придает небу знакомый нам цвет.

Становится понятно, почему, с точки зрения физики, небо на других планетах не голубое. Например на Титане, спутнике Сатурна, небо желто-оранжевого цвета, на Марсе — красноватое. Это зависит от толщины и плотности атмосферы и расстояния, который волнам светового излучения приходится преодолевать на пути к поверхности каждой планеты. Если бы земная атмосфера была более широкой, мы смотрели бы на небо зеленого цвета. Более короткие волны синего и голубого цветов не достигали бы наших глаз.
Но снова возникает вопрос, почему тогда небо над Землей голубое, а не фиолетовое?

Устройство глаза

Глаз человека устроен таким образом, что визуально воспринимает спектр только в диапазоне излучений от красного до фиолетового. При этом фиолетовый цвет, которого и без того меньше в солнечном спектре, находится на границе оптического диапазона глаза. Из-за этого для нас он сливается с синим и становится практически невидим в небе. Вот почему небо голубое. Если бы диапазон восприятия цветов у человеческого глаза был еще уже, то мы не воспринимали бы синие цвета и люди с Земли глядели бы в зеленое небо.

Колерная карта

Аддитивное смешение цветов

Если размышлять дальше, то захочется спросить почему небо днем голубое, а на закате красное. Разгадка в том, что во время заката солнечный диск приближается к горизонту и мы смотрим на него не поперек атмосферной толщи, как днем, а как бы вдоль нее. Путь лучей до наших глаз заметно увеличивается и синие волны становятся не видны, потому что рассеиваются, не доходя до зрения человека. Этот же принцип объясняет почему, когда зенит неба голубого цвета, у горизонта оно гораздо бледнее, иногда совсем белое.
Еще одно интересное цветное небесное явление. На закате, в последнее мгновение, когда синие волны спектра уже совсем не достигают глаз наблюдателя, а красные уже скрываются за горизонтом, у верхней кромки Солнца вспыхивает зеленый луч. Это удивительное зрелище длится несколько секунд. Наблюдать его можно практически везде, где открыта линия горизонта. На море, за счет влажности воздуха, который работает как лупа и увеличивает солнечный диск, это смотрится еще лучше.
Когда небо затянуто тучами, они поглощают свет и оттого выглядят серыми. По своей сути серый цвет — это не даже цвет как таковой, а его отсутствие.

Космическая случайность

В итоге, мы сами являемся причиной, определяющей почему небо голубое. Небеса, которые мы видим над головой и считаем незыблемой частью нашего миры, всего лишь оптическая иллюзия. Случайное совпадение свойств космического пространства, атмосферы, фотонных волн и физиологии человека. Именно мы, при всех имеющихся обстоятельствах, видим небо голубым. Но на самом деле оно может быть любого цвета из видимых или невидимых нами частей спектра.

Как же в самый ответственный момент не подкачать и дать понятный, но короткий ответ для детей на вопрос почему небо голубое?

Стоит попытаться рассказать им настоящую историю о радуге. О ее рождении из луча света в куполе неба, похожем на линзу, о разной силе цветов и о том, как синий цвет задержался в небесах. Чтобы подтвердить свою историю и выглядеть настоящим волшебником в глазах малыша, покажите ему призму и создайте с ним радугу своими руками.

Даже маленькие дети восприимчивы к настоящим чудесам вселенной. Такой рассказ может заронить в душу ребенка любознательность и любовь к окружающему миру.

Почему небо голубое [Решено]? Ответ для чайников и физиков

“Почему небо голубое? Зачем небо не зеленое?” — спрашивал я всю свою сознательную жизнь. Пытался я спрашивать и у гугла, искал совета и у ответа маил ру, но так и не обрел уверенности в своих познаниях. Довольно стыдно в зрелом возрасте не знать ответы на подобные детские вопросы. В чем же загвоздка? В том, что информация представляется либо слишком учено-туманно, либо так упрощенно, что теряется всякий ее смысл. Я решил заполнить это бело-голубое пятно в своих собственных знаниях и за одно поделиться со всеми найденной информацией.

В ясный солнечный день небосвод над нами имеет ярко-синий цвет. Вечером, на закате, небо обретает приятный для глаза глубокий красный цвет с многочисленными оттенками. Так почему же небо днем голубое? Что делает закат красным? Каким образом прозрачный воздух переливается синими и красными оттенками в разное время суток?

Я представлю 2 ответа здесь: первый — более упрощенный для широкого читателя, второй — более научный и точный. Выберите уж сами, какой вам по душе.

1. Почему небо голубое, а не зеленое? Ответ для чайников

Свет от Солнца или лампы выглядит белым, но на самом деле белый цвет-это смесь всех 7 существующих цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового (рис. 1). Небо (атмосфера) наполнено воздухом. Воздух представляет собой смесь з крошечных молекул газа и небольших кусочков твердого материала, такого как, например, пыль. Так как солнечный свет проходит сквозь воздух, он сталкивается с частицами воздуха. Когда луч света попадает на молекулы газа, он может «отскочить» в другом направлении (рассеиваться).

Некоторые составные цвета белого света,такие как красный и оранжевый, проходят от Солнца к нам в глаза прямо, без рассеивания. Но большинство лучей голубого цвета «отскакивает» от частиц воздуха по всем направлениям. Таким образом, все небо оказывается буквально пронизанным голубыми лучами. Когда вы смотрите вверх, часть этого голубого света достигает глаза и вы видитеотовсюду над головой голубой свет! Вот,собственно, почему небо голубое!

Естественно, все упрощено по максимуму, но ниже представлен параграф, где более фундаментально описано свойство нашего с вами любимого неба над головой и причины, которые объясняют, почему все-таки цвет неба именно голубой , а не зеленый!

2. Почему небо голубое? Ответ для продвинутых

Давайте рассмотрим более детально природу света и цвета. Цвет, как все знают, — это свойство света, которое могут воспринимать и определять наши глаза и мозг. Свет от солнца — это большое количество белых лучей, которые состоят из всех 7 цветов радуги. Свет обладает свойством дисперсии (рис. 1). Всё освещается Солнцем, но некоторые предметы отражают лучи только одного цвета, например, синего, а другие предметы — только лучи желтого и тд. Таким образом человек определяет цвета. Итак, Солнце светит на Землю своими белыми лучами, но её окутывает атмосфера (толстый слой воздуха), и когда этот белый (состоящий из всех цветов) луч проходит через атмосферу, именно воздух рассеивает (распространяет) все 7 цветных лучей белого солнечного луча, но с большей силой именно его сине-голубые лучи (проще говоря, атмосфера буквально начинает светиться голубым цветом). Другие цвета напрямик попадают от Солнца к нам в глаза (рис 2).

Читайте также:  Операция на глаза для остановки ухудшения зрения

Почему именно голубой цвет поддается наибольшему рассеиванию в атмосфере? Это природное явление, и описывается оно физическим законом Рэлея. Если объяснять проще, то существует формула, которую вывел Рэлей в 1871 году, и которая определяет, как зависит рассеивание света (луча) от цвета этого луча (то есть от такого свойства луча, как его длина волны). И так уж получилось, что наименьшую длину волны и соответственно наибольшее рассеивание имеет именно небесно-голубой цвет.

Почему во время восхода и Заката небо красное? На закате или восходе Солнце находится низко над горизонтом, из-за чего солнечные лучи наклонно падают

Рис 3. Отчего небо красное на закате?

ют на Землю. Длина луча, естественно, многократно увеличивается (рис. 3), и поэтому на таком огромном расстоянии почти вся коротковолновая (сине-голубая) часть спектра рассеивается в атмосфере и не доходит до поверхности Земли. Доходит до нас только длинные волны, жёлто-красные. Как раз такой цвет и приобретает небо во время восхода заката. Вот почему небо кроме голубого и синего бывает и желтым и красным!

А сейчас для полного понимания всего вышесказанного несколько слов о том, что из себя представляет атмосфера.

Что такое атмосфера (небесный свод)?

Атмосфера представляет собой смесь молекул газа и других материалов, окружающих Землю. В основном атмосфера состоит из газов азота (78%) и кислорода (21%). Газы и вода (в виде паров, капель и ледяных кристаллов) являются наиболее распространенными составными частями атмосферы. Есть также небольшое количество других газов, а также множество мелких твердых частиц, таких как пыль, сажа, пепел, соль из океанов и тд. Состав атмосферы меняется в зависимости от географического положения, от погоды и многого другого. Где-то может быть больше воды в воздухе после ливня или рядом с океаном, где-то вулканы извергают большое количество частиц пыли высоко в атмосферу.

Атмосфера более плотная в своей нижней части, рядом с Землей. Она с высотой постепенно утончается. Не существует резкого разрыва между атмосферой и пространством. Вот почему мы видим переливы голубого и синего на небе, именно потому, что атмосфера на небе везде разная, имеет различную структуру и свойства.

Почему небо синее? И ещё 7 наивных вопросов физику

Доцент кафедры теоретической физики ПГНИУ Алексей Алабужев ответил на 8 наивных вопросов о физике и рассказал, почему по льду лучше ходить в мороз, с какой высоты можно ронять бутерброд и почему адронный коллайдер — это так важно.

Почему короткое замыкание есть, а длинного нет?

Короткое замыкание — это устоявшийся термин, означающий, что электрический ток идёт по пути с наименьшим сопротивлением, то есть по «короткому». Если возникает перемычка, которая имеет низкое сопротивление, то ток идёт через неё, а не по длинному пути, не по схеме. Поэтому говорят, что замкнуто накоротко, то есть, включен какой-то маленький проводник, который замыкает два контакта. Термин «длинное замыкание» — бессмысленный, потому что это нормально работающая электрическая установка, в которой электричество идёт по самому длинному пути.

Почему небо синее?

Небо синее из-за того, что в верхних слоях атмосферы наиболее сильно рассеиваются короткие волны: синий, фиолетовый и частично зеленый. Эти фотоны, которые летят от солнца, взаимодействуют с воздухом, а красные — проходят через атмосферу. Если смотреть на солнце, то небо вокруг него желтовато-белое, а само солнце слепит. Там проходит практически весь спектр. Если смотреть на закате или на заре, то солнце красное, потому что синий и фиолетовый рассеялись где-то в верхних слоях атмосферы и до наблюдателя дошёл только красный свет. Если бы у земли был другой состав атмосферы или другая масса нашего солнца, то мы бы могли видеть другой цвет солнца. Существуют массивные плотные звёзды, которые светят в ультрафиолетовом или рентгеновском свете. Такую звезду не видно, но наблюдатель очень быстро сгорит в её свете.

Почему снежинки — шестигранные?

Снежинки шестигранные потому, что такова структура молекулы воды. Одна молекула состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Если рисовать угол, где атом кислорода в центре, то получается треугольник с углом 120°. С другими молекулами воды могут взаимодействовать только кончики отрезков — атомы водорода. Они взаимодействуют с вершинками — атомами кислорода. В результате из такой структуры самая простая фигура, которая может образоваться — это шестиугольник, гексагон.

Четырёхгранные снежинки тоже возможны, но это более редкий случай. Могут образоваться пластинки, цилиндрики. Это зависит от того, в какие условия попадала снежинка. Все снежинки падают за разное время, попадают в более тёплые или более холодные условия, поэтому все снежинки разные. Встретить почти одинаковые снежинки возможно. Образование снежинок — случайный процесс. С очень маленькой долей вероятности можно встретить одинаковые снежинки.

Почему бутерброд падает маслом вниз?

Это связано с тем, что масло тяжелее, чем хлеб. Поэтому если с одной стороны намазано более тяжелое масло, то центр тяжести этой двойной системы смещается в сторону масла. Тяжёлая часть всегда пытается упасть первой. Если у вас есть палка, один конец которой деревянный, а другой свинцовый, то даже если её отпустить параллельно земле, то она будет падать тяжёлым концом вниз. То же самое и с бутербродом. Переворачивание бутерброда связано с неустойчивостью воздушных потоков. Если создать такие идеальные условия, когда не будет воздуха, и абсолютно горизонтально отпустить бутерброд, то не возникнет вращательной неустойчивости и он упадёт идеально маслом вверх. Для этого центр тяжести и все точки бутерброда должны падать идеально вертикально.

Проводились эксперименты и есть теория, что бутерброду, чтобы перевернуться полностью, нужно около метра. Если вы уроните бутерброд с меньшей высоты, то, возможно, он даже не успеет перевернуться.

Почему адронный коллайдер — это так важно?

Большой адронный коллайдер (БАК). Сейчас на нашей планете это самый большой, самый мощный ускоритель. Он может разгонять частицы до самых больших возможных скоростей. Он разгоняет адроны, которые очень тяжелы. Для этого требуется создать очень мощное электромагнитное поле.

Он создан для того, чтобы проверить так называемую Cтандартную модель, существующую в квантовой механике, физике элементарных частиц. В ней всё описано через частицы: существуют частицы вещества, частицы четырёх взаимодействий (сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное). В Cтандартной модели есть гипотетическая частица гравитон, но она пока не открыта. Когда планировали БАК, предполагалось, что будем подтверждать стандартную модель и, если повезёт, то откроем что-то новое, что стандартная модель не предсказывает. На БАК открыли бозон Хиггса, «частицу Бога», которая отвечает за возможность вещества иметь массу. Нашли ещё ряд частиц, но всё, что обнаружили, было в рамках стандартной модели. В результате стандартную модель подтвердили и даже улучшили, но ничего нового и неожиданного не нашли.

Выход за пределы Cтандартной модели мир не перевернёт. Она пока не описывает тёмную энергию и тёмную материю, которые мы еще не можем объяснить. Может, они и встроятся в модель, если мы будем больше знать, что это такое. Может, там тоже есть частицы, которые есть в стандартной модели, но мы их пока не нашли. Процесс изучения идёт. Предполагается, что если будем повышать мощность БАК, то частицы будут летать с более высокими скоростями и, когда они будут сталкиваться, то будут появляться новые эффекты и частицы, о существовании которых мы даже не предполагаем. Возможно, эти явления не будут вписываться в современные теории и гипотезы. Тем не менее, если мы получаем что-то новое, это всегда хорошо, даже если мы не понимаем, что получили. Это стимулирует дальнейшие исследования.

Открытий на БАКе чего-то такого, что перевернет физику, скорее всего, не будет. Та картина мира, которая сейчас существует, более или менее законченная и основательная. После появления специальной теории относительности Эйнштейна механику Ньютона это не опровергло. Может быть, на БАКе мы откроем что-то, что скажет, что существующие теории работают только до определённого уровня, а дальше — уже действуют другие теории. Все существующие теории имеют какие-то ограничения, а за ними начинается что-то новое.

Почему металлические предметы холодные, а пластиковые — теплее?

Это связано с теплопроводностью материалов. Чем лучше вещество проводит тепло, тем формально оно более холодное. Вы прикоснулись к поверхности тела, тепловая энергия от вашей руки начинает уходить более активно, от этого кажется, что металл более холодный. Если передача тепловой энергии плохая, то когда вы прикасаетесь, энергия никуда не уходит. Кажется, что температура вещества такая же, как у вашей руки. Нельзя сказать, что вещество теплое или холодное, оно просто хорошо или плохо проводит тепло. То же самое с одеялом: оно комнатной температуры, но из-за того, что оно изолирует ваше тело от внешней среды, его называют тёплым.

Теплопроводность связана с внутренним строением вещества. Чем активнее частицы взаимодействуют друг с другом, тем лучше осуществляется передача тепла. Например, металлы из-за того, что они более плотные, а электроны в них активнее взаимодействуют друг с другом, лучше проводят тепло. Кирпич, бетон или дерево менее плотные, в них меньше частиц, формально они пористые. В них есть газовые включения, а газ очень плохо проводит тепло, потому что молекулы газа гораздо реже взаимодействуют друг с другом.

Почему лед скользкий?

Почему он скользкий — до конца не выяснено. Существует три механизма появления этой скользкости:

— Давление. Фигуристы скользят по льду из-за того, что у коньков очень тонкая поверхность. Когда они едут по льду, он начинает плавиться. Поверхностный слой воды действует как смазка, и конькобежец скользит по льду. Для обычной обуви этот механизм не работает, потому что у обуви больше площадь взаимодействия со льдом, чем у лезвия. Из-за этого температура льда повышается всего на пару градусов.

— Поверхностный слой молекул льда гораздо хуже связан друг с другом, чем те молекулы, которые находятся внутри льда. Молекулу с поверхности, граничащую с воздухом, достать проще, чем изнутри. Поэтому разрушить поверхностный слой льда разрушить проще, чем внутренние. Когда пешеход начинает взаимодействовать со льдом, он как бы вырывает молекулы из поверхностного слоя, что уменьшает силу трения и пешеход скользит.

— Механизм трения. Пешеходы шаркают по льду, вследствие чего лёд плавится из-за перехода энергии в тепловую благодаря силе трения. Но оценки показывают, что это довольно слабый механизм. Взаимодействие между подошвой и льдом слабое и вряд ли можно так нашаркать, чтобы расплавить лёд.

Обычно все три механизма действуют вместе. Чем температура ниже, тем лёд менее скользкий. Если при −10°С вы поскальзываетесь, то при −30° на этом же льду вероятность поскользнуться меньше. Это связано с тем, что при такой температуре разрушить его сложнее.

Есть ли что-то, невозможное с точки зрения физики?

Такое, безусловно, существует. Но существует это только на данном уровне науки. Возможно, в будущем что-то и станет возможным.

Во-первых, это хрестоматийный пример о том, что вы не можете передавать информацию и энергию быстрее, чем скорость света в вакууме. Это глобальное ограничение, которое есть на данном этапе развития физики. Преодолеть эту скорость не удаётся.

Мы не можем получить температуру ниже, чем абсолютный ноль (-273°С или 0°К). Теоретически предсказано, что охладить тело сильнее невозможно. В экспериментах абсолютный ноль пока не достижим, но ученые уже почти добрались до этой отметки экспериментально.

Невозможен вечный двигатель. Вы не можете черпать энергию из ничего, закон сохранения энергии отменить невозможно. По-видимому, нет никаких предпосылок, что закон перестанет «работать». Существует довольно много механизмов, похожих на вечный двигатель. Например, часы, которые работают от перепадов атмосферного давления. Вроде бы и заводить не надо, и маятник переводить. Но вечным двигателем их считать нельзя, так как есть внешний источник энергии.

Источники:
  • http://topor.info/why/pochemu-nebo-goluboe
  • http://spacegid.com/pochemu-nebo-goluboe-a-zakat-krasnyiy.html
  • http://www.kakprosto.ru/kak-816940-pochemu-nebo-menyaet-cvet
  • http://skygazer.ru/pochemu-nebo-goluboe/
  • http://cosmosplanet.ru/solnechnayasistema/zemlya/pochemu-nebo-goluboe.html
  • http://yuragalin.com/blog/39-pochemu-nebo-goluboe-otvet-dlya-chajnikov-i-fizikov
  • http://www.aif.ru/society/science/pochemu_nebo_sinee_i_eshchyo_7_naivnyh_voprosov_fiziku