Почему небо голубое

«Пап, мам, а почему небо голубое?» – сколько раз родители и более старшее поколение тушевались, услышав подобный вопрос от маленького ребёнка.

Кажется, люди с высшим образованием знают практически всё, однако такой интерес детей часто ставит в тупик. Возможно, физик с лёгкостью найдёт объяснение, удовлетворяющее малыша. Однако «среднестатистические» родители не знают, что ответить ребёнку.

Давайте разбираться вместе!

Сначала разберемся сами

Солнце, которое обогревает и освещает нашу Землю, излучает чисто белый свет. Но, когда мы смотрим на небосклон, видим синие и голубые цвета. Почему не белый, раз цвет солнечных лучей изначально такой, а воздух прозрачный?

Вспомним школьный курс физики. Белый цвет состоит из 7 частей спектра — красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Вспомните, когда вы глядите прямо на светило, расположенное в зените, оно вам кажется практически белым.

Атмосфера Земли состоит из смеси газов. Кроме того, в ней содержатся микрокристаллы льда и капли воды. Солнечные лучи, достигая атмосферы Земли, встречаются с молекулами газа, льдинками, каплями. Лучи красного спектра (сюда относятся: красный, оранжевый, желтый) длиннее, они, в большинстве своем, проходят напрямую к Земле, не задерживаясь в атмосфере. Лучи синего спектра (зеленый, голубой, синий, фиолетовый) являются коротковолновыми. Они-то и отскакивают от молекул воздуха в разные стороны (рассеиваются) и наполняют собой верхние слои атмосферы. Синего и фиолетового цвета в небе в 8 раз больше, чем красного. Этот эффект называется рэлеевским рассеянием. Поэтому весь небосклон пронизан голубым светом, распространяющимся в разные стороны.

Логично предположить, что небо должно быть фиолетовым, ведь у этого цвета самая короткая волна. Но тут в дело вступают особенности солнечного света и строение человеческого глаза. Спектр солнечного света не равномерен, оттенков фиолетового в нём меньше, чем остальных цветов. А человеческому глазу не видна часть спектра, что ещё сильнее уменьшает процент оттенков фиолетового в небе.

Стоит уточнить, почему мы не видим небо зеленым, а видим именно голубым. Это происходит, потому что цвета синего спектра перемешиваются между собой и в результате получается голубое небо. Кроме того, человеческий глаз лучше воспринимает голубой цвет. А вот если бы человеческий глаз был устроен иначе, небо казалось бы нам зелёным. Ведь длина волны этого цвета чуть длиннее, чем у синего.

Еще один интересный момент – почему небо голубое, а закат красный. Дело в том, что днем солнечные лучи направлены перпендикулярно к поверхности Земли, а во время заката и восхода – под углом. При таком положении лучей относительно Земли, им приходится двигаться в атмосфере на большие расстояния, поэтому волны короткого спектра уходят в стороны и становятся не видны, а волны длинного спектра (красного) частично рассеиваются по небосклону. Поэтому мы видим закат и восход в красных-оранжевых тонах.

Таким образом, небесное светило становится всё более красным, чем толще атмосферный слой и чем ближе к горизонту происходит уход солнца. А если «край неба» запылённый и наполненный невидимыми каплями воды, закат станет багровым, а, значит, назавтра можно ожидать ненастье и ветер.

Объяснения для детей

Теперь, когда мы сами разобрались с цветом небосклона, давайте подумаем, как сделать доступным для детей объяснение вопроса, почему небо голубое.

Ответ № 1. Как в зеркале

Ребёнку в 2-3 годика крайне непросто рассказать про спектры, длину волн и прочие физические премудрости. Но отмахиваться не нужно, лучше дать максимальное простое объяснение, удовлетворив естественное любопытство, присущее крохотному ребенку.

На нашей Земле множество водоёмов: есть и реки, и озёра, и моря (показываем ребёнку карту). Когда на улице солнечно, водичка отражается, как в зеркальце, на небесах. Вот почему небо такое же голубое, как и водичка в озере. Можно показать ребенку в зеркале какой-либо голубой предмет.

Для детей раннего возраста подобное объяснение можно считать достаточным.

Ответ № 2. Брызги в решете

Ребенку постарше можно дать более реалистичное объяснение.

Расскажите ему, что солнечный луч включает 7 оттенков: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. В этот момент покажите рисунок радуги. Все лучи проникают к Земле сквозь плотный воздушный слой, как будто через волшебное решето. Каждый лучик начинает разбрызгиваться на составляющие части, но голубой цвет сохраняется, поскольку является наиболее стойким.

Ответ № 3. Небо – это полиэтилен

Воздух вблизи нас кажется прозрачным, словно тонкий полиэтиленовый пакет, однако его настоящий цвет – голубой. Особенно это заметно, если посмотреть на небеса. Предложите ребенку поднять голову и объясните, что поскольку воздушный слой очень плотный, то и принимает голубоватый оттенок. Для большего эффекта возьмите полиэтиленовый пакет и сложите его несколько раз, предложив ребёнку посмотреть, как он поменял окраску и степень прозрачности.

Ответ № 4. Воздух – это маленькие частички

Для детей дошкольного возраста подойдёт следующее объяснение: воздух – это «смесь» разнообразных подвижных частиц (газ, пыль, сор, водяные пары). Они настолько малы, что разглядеть их могут люди со специальным оборудованием – микроскопами. Солнечные же лучики включают в себя 7 оттенков. Проходя через воздушные массы, луч сталкивается с маленькими частичками, в результате чего все цвета распадаются. Поскольку голубой оттенок – самый стойкий, его-то мы и различаем в небе.

Ответ № 5. Короткие лучики

Солнце нас греет своими лучиками, причём нам они кажутся жёлтыми, как в детских рисунках. Однако каждый луч на самом деле напоминает яркую радугу. А вот окружающий нас воздух включает множество незаметных глазу частиц. Когда небесное светило отправляет на Землю лучи, не все из них попадают к месту назначения. Часть лучей (которая синяя) очень короткая и не успевает попасть на Землю, поэтому растворяется в воздухе и становится светлее.

Небеса – тот же воздух, только находящийся очень высоко. Вот почему когда ребёнок поднимает голову, то видит наверху растворённые в воздухе солнечные лучики. Именно поэтому небо и становится голубым.

Детям постарше можно предложить «взрослый» полный вариант ответа.

Зная своих детей и уровень их знаний о нашей планете, вы сможете сами понять, как проще объяснить своему ребенку, почему небо голубое.

Оставайтесь с нами. Будем вместе искать ответы на детские «не детские» почемучкины вопросы!