Незадолго до урагана В среду Милтон обрушился на Флориду как шторм 3-й категории, многие люди сообщили, что небо над ними приобрело зловещий фиолетовый оттенок. Признак апокалипсиса? Ну да, вообще-то — климатическую катастрофу, которую мы сами себе устроили. Но это все же природное явление, имеющее научное объяснение.
Свет и цвет
Видимый свет — это узкая полоса электромагнитного спектра с длинами волн от 700 до 380 нм. (Нанометры составляют миллиардные доли метра.) В этом диапазоне наши глаза воспринимают разные длины волн как разные цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый, в порядке от самого длинного к самому короткому. (АКА: радуга.)
На самом деле в наших глазах всего три датчика цвета — по одному на красный, зеленый и синий. Интенсивность света, которую обнаруживает каждый датчик, и сочетание этих трех датчиков дают нам все остальные цвета. Если ваш глаз воспринимает одинаковое количество всех цветов, вы воспринимаете это как белый цвет. Фиолетовый — это длина волны, близкая к 380 нм, что соответствует пределу видимости наших глаз.
Почему небо вообще цветное?
Если солнце излучает белый свет, почему мы вообще видим на небе какие-либо цвета? Причина в том, что когда электромагнитная волна сталкивается с крошечными частицами в атмосфере, часть их рассеивается. Точный эффект зависит от размера частиц и длины волны света. В случае с очень маленькими объектами, такими как молекулы кислорода и азота, более короткие волны (синий и фиолетовый) рассеиваются сильнее, чем более длинные волны (например, красный и оранжевый).
Это означает, что когда солнечный свет проходит через атмосферу, красный и желтый цвета в основном проходят сквозь него, а синий и фиолетовый рассеиваются. Если вы стоите на поверхности Земли и смотрите вверх, вы увидите весь этот рассеянный синий и фиолетовый свет. Поэтому небо в ясный день кажется голубым.
Это также объясняет, почему солнце выглядит краснее на закате или восходе солнца. Когда солнце находится ниже в небе, белому свету приходится проходить через большую часть атмосферы, что рассеивает еще больше синего цвета. В результате проходит больше красного света, создавая красивый красный закат.
Почему небо не всегда фиолетовое?
Хорошо, подожди. Я сказал, что более короткие волны рассеиваются сильнее, чем более длинные. Но это означает, что фиолетовые цвета рассеиваются даже больше, чем синие. Так почему же небо обычно не выглядит фиолетовым? Очень хороший момент. Две причины:
Во-первых, когда солнце излучает свет, его интенсивность не одинакова для всех цветов. На самом деле солнце производит более высокую интенсивность света на больших длинах волн (красный и зеленый), чем на меньших длинах волн (синий и фиолетовый). Таким образом, когда солнечный свет попадает в атмосферу, синего света просто больше, чем фиолетового.
Второй фактор связан с человеческими глазами. Поскольку на самом деле мы воспринимаем только три цвета — красный, зеленый и синий, наши глаза не так чувствительны к меньшим длинам волн фиолетового цвета, как к синему. Итак, если небо рассеивает как синие, так и фиолетовые волны, наши глаза отдают предпочтение синему. На самом деле небо, вероятно, является более фиолетовый, чем вы себе представляете.
Вот еще одно важное наблюдение, которое вы можете проверить сами. Небо не одноцветное. Да, может быть цвет Crayola под названием Sky Blue, но на самом деле небо представляет собой смесь разных цветов. Вот что делает небо таким красивым.
Пурпурные ураганы
Ураган не фиолетовый — мы все это знаем, но об этом все равно приятно говорить. Но что такого особенного в ураганах, что позволяет нам видеть этот фиолетовый свет? Ну, во-первых, обычно это происходит, когда солнце находится низко на небе, чтобы свет проходил через больше воздуха. Розовые оттенки вечера или рассвета накладываются на рассеянный синий и фиолетовый свет, создавая фиолетовую смесь.
И это не просто чистый воздух. В атмосфере всегда есть множество других веществ, которые вызывают рассеяние, например, водяной пар, пыль и мусор. И во время тропического циклона там гораздо больше подобных вещей. Наконец, верхняя облачность может загородить голубое небо. Все эти факторы способствуют дикому разнообразию цветов, и да, один из них — фиолетовый.