Закат Солнца — это не только впечатляющее, но и интересное явление, в чем я постараюсь вас убедить. Представьте себе, что на исходе погожего солнечного дня мы наблюдаем закат ближайшей к нам звезды. Прекрасный вид портит какая-то дымка. Небо над нашими головами довольно чистое, но горизонт кажется мутным, его заслоняют атмосферные загрязнения. И тут у нас возникает…
I вопрос. Почему, даже если небо без единой тучки, у самого горизонта оно всегда кажется более серым, чем над нашими головами?
Однако горизонт — не главное. Пусть он не портит нам настроения. Посмотрите на Солнце. Вот именно — посмотрите. В течение дня вы не можете присмотреться к нему как следует, так как оно очень яркое, ослепительное и вам трудно смотреть прямо на солнечный круг. И вот…
II вопрос. Почему Солнце на закате светит гораздо менее ярко, чем днем, и на него можно смотреть, не прищуриваясь?
Как же выглядит заходящее Солнце? Прежде всего в глаза бросается его красный цвет, наводящий на мысль, что Солнце гаснет. Итак…
III вопрос. Почему на закате Солнце краснеет? Может, оно и в самом деле гаснет вместе с уходящим днем? А как выглядит восходящее Солнце? А восходящая и заходящая Луна? Что вызывает изменения их цвета?
Изменяется ли он так же сильно на восходе, как и на закате, а если нет. то почему?
Однако на закате не только Солнце становится красным. Краснеет и небо над западной частью горизонта. Обратите внимание на краски неба. На западе светло, там царят пурпур и голубизна: на горизонте небо красное, а немного выше светло-голубое. Над вашими головами оно также голубое, но уже потемнее. А на востоке — совсем темное. Из этого следует…
IV вопрос. Почему в течение дня все небо однотонное, нежно-голубое, а на закате приобретает разные цвета и яркость?
Солнце однако не ждет, пока мы найдем ответы на вопросы. Прячется за горизонт, спускаются сумерки, становится все темнее и наконец наступает ночь.
Ее вестники — звезды, появившиеся на небе. Откуда они взялись?
V вопрос. Куда прячутся звезды днем? А если они все это время были на небе, почему мы их не видим?
Солнце скрылось. Давайте, посмотрим на звезды. Не правда ли, как будто их кто-то повесил на гигантском небосводе…
VI вопрос. Почему нам кажется, что все звезды находятся примерно на одинаковом расстоянии от нас? (А может быть, так и есть на самом деле?)
Присмотритесь внимательно к одной звезде. Да, она явно подмигивает нам. Кстати, не она одна. Так же приветливо ведут себя и все остальные звезды.
Последний на сегодня…
VII вопрос. Почему звезды мерцают? Почему ни Луна, ни Солнце не подмигивают нам?
А какие еще вопросы возникают у вас, когда вы глядите в небо?
Ответы:
Если бы вы находились на Луне, только шестой вопрос имел бы смысл, так как все остальные касаются явлений, связанных с земной атмосферой, иначе говоря, с тонкой воздушной оболочкой, окружающей Землю; ее толщина относится к радиусу земного шара так, как толщина яблочной кожуры к его размерам.
Ответ на I вопрос.
При безоблачной и безветренной погоде мелкая пыль и всевозможные загрязнения атмосферы распределяются равномерно (конечно, если неподалеку от нас не дымит какая-нибудь заводская труба). Глядя непосредственно вверх, мы смотрим сквозь довольно тонкий слой атмосферы и поэтому в минимальной степени замечаем ее загрязнение (рис. 1). Однако, если посмотреть на горизонт, то наш взгляд охватит значительно более плотный слой воздуха и присутствие загрязнения будет куда ощутимее. Это явление можно пояснить примером. Представьте себе, что вы смотрите на поле с дороги, по обочинам которой растут деревья. Если смотреть под прямым углом к дороге, деревья закрывают лишь небольшую часть поля зрения (рис. 2). А если смотреть почти по касательной к дороге, то деревья заслонят от нас всю картину, и мы не увидим ничего.
Ответ на II вопрос.
Чтобы попасть на поверхность Земли, солнечные лучи должны сначала пройти сквозь ее атмосферу. Она поглощает и рассеивает лучи, что приводит к ослаблению солнечного света. Когда Солнце находится над нашими головами, лучи проходят сквозь тонкий слой атмосферы, и поэтому их ослабление почти незаметно (разве что небо покрыто тучами); лучи заходящего Солнца пробиваются сквозь значительно более плотный слой воздуха (рис. 1) и поэтому подвергаются сильному ослаблению. Обычно лучи Солнца на закате настолько слабы, что можно смотреть простым глазом прямо на солнечный круг.
Ответ на III вопрос.
Свет в атмосфере (независимо от светопоглоще-ния) подвергается дисперсии — рассеиванию — главным образом, из-за мелких частиц различных загрязнений (эффект Тиндаля), из-за атомов и молекул газов, находящихся в атмосфере, или из-за случайных и неустойчивых сгустков атмосферного воздуха (рассеивание Рэлея). Основной закон: чем короче длина световой волны, тем сильнее рассеивание. В видимом свете наименьшей длиной обладают волны фиолетовых лучей (около 0,4 мкм), а наибольшей — красных (около 0,75 мкм). Таким образом, сильнее всего атмосфера рассеивает фиолетовый элемент солнечного света, слабее всего — красный. Пробив плотный слой атмосферы (рис. 1), солнечные лучи теряют главным образом фиолетовую часть спектра, в меньшей степени голубую, в еще меньшей зеленую, желтую и оранжевую. Слабее всех дисперсии подвергаются волны красных лучей. Вот почему на закате Солнце приобретает более красный цвет: его лучи преодолевают все большее расстояние, пока не достигнут наших глаз. Обратите внимание на то. как меняется цвет Солнца, когда оно находится в западной части неба и все сильнее склоняется к горизонту.
Ответ на IV вопрос.
Голубизна неба днем — результат максимального рассеивания фиолетовых лучей солнечного света (ответ III). Свет, подвергшийся рассеиванию, расходится во все стороны, и поэтому днем все небо кажется равномерно светлым. Дело в том, что лучи, проходящие в разных точках через атмосферу, преодолевают примерно одинаковый путь. Другое дело закат. Теперь солнечные лучи, чтобы достичь восточной (с нашей точки зрения) части атмосферы (рис. 3), должны преодолеть долгий путь, в результате чего они подвергаются большому ослаблению. Поэтому небо на востоке темнее, чем на западе. Днем эти различия слишком малы и практически незаметны.
Ответ на V вопрос.
Днем звезды остаются на небе. Более того — они светят так же ярко, как и ночью. Однако их свет намного слабее не только солнечных лучей, но и света, который рассеивается в атмосфере. Поэтому звезды как будто исчезают при дневном свете. (Некоторые считают, что самые яркие звезды можно увидеть и днем, надо только точно знать их положение. Мне это не удалось. Попробуйте, может, у вас получится).
Ответ на VI вопрос.
Если бы у человека был только один глаз, то даже на Земле он не смог бы уловить, что предметы находятся от него на разном расстоянии. Это достигается только потому, что мы смотрим на мир двумя глазами. Но и здесь человеческие возможности ограничены до нескольких сотен метров по очень простой причине: правый и левый глаз расположены слишком близко друг от друга, и поэтому при больших расстояниях все предметы кажутся одинаково удаленными от нас. В этом можно убедиться в горах или на море. Так же мы воспринимаем и небесные тела — Солнце, Луну, планеты и звезды, хотя на самом деле они находятся от нас на разных расстояниях.
Ответ на VII вопрос.
С Земли звезды кажутся очень маленькими источниками света. Их лучи тоже проходят через атмосферу. На пути им встречаются случайные и неустойчивые сгустки воздуха (так называемые флуктуации плотности), которые нарушают их яркость и цвет. Вот почему далекие и поэтому кажущиеся нам маленькими звезды мерцают и переливаются разными цветами. Что касается тел, которые кажутся нам большими, например. Солнце, Луна, то мерцание отдельных частей их дисков накладывается и взаимно выравнивается. Такие тела не мерцают (во всяком случае их мерцание нельзя увидеть невооруженным глазом).
ЗБИГНЕВ ПЛОХОЦКИЙ
Журнал “Горизонты техники для детей” №3-84г.
