Небо, которое умеет выбирать

Куда пропадает синий цвет вечером и почему космос чёрный

Девятнадцатый век. Один учёный — его звали Джон Уильям Стретт, но все знали его как лорда Рэлея — сидит за столом и думает об одном и том же вопросе, который до него задавали тысячи лет. Почему небо синее? Он взял листок бумаги, написал формулу — и впервые объяснил это так точно, что даже сегодня в учебниках пишут почти то же самое. Но мы с вами не будем брать листок. Мы будем играть.

— А может, небо просто покрасили? Ну вот взяли и покрасили в синий?

Хорошая версия! Но тогда откуда краска? И почему она не стекает? Нет, тут всё хитрее. Небо не покрашено. Оно само выбирает, какой цвет вам показать.

Смотри: Солнце посылает к нам свет. И этот свет — не просто «белый». Он на самом деле — смесь всех цветов сразу. Красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый. Все вместе. Как если бы вы смешали все фломастеры — получится тёмное месиво. А вот свет, когда все цвета вместе, — получается почти белый. Удивительно, правда?

— Погоди. Все цвета сразу — это белый? Это нечестно.

Нечестно, согласен! Но так устроен свет. И вот этот белый свет летит от Солнца вниз — к нам. И по дороге встречает… воздух.

А воздух — это не пустота. В нём полно крошечных молекул. Таких маленьких, что их не видно даже в самый сильный микроскоп. И когда свет налетает на эти молекулы, часть его разлетается в стороны. Только разные цвета разлетаются по-разному.

— Я знаю! Красный луч — большой тяжёлый мяч, он пролетает мимо. А синий — маленький и лёгкий, вот его и сбивает!

Красивая догадка! Только у света нет веса. Красный не тяжелее синего, и летят они одинаково быстро. Значит, дело не в весе. А в чём? Свет — это волна, как рябь на воде. И у каждого цвета свой шаг волны: у красного шаг длинный, у синего короткий. А молекула воздуха намного меньше любого из этих шагов. Короткая синяя волна заставляет молекулу дрожать чаще, а чем чаще она дрожит, тем больше света разбрасывает вокруг. Направо, налево, вверх, вниз. Синего разлетается раза в четыре-пять больше, чем красного. Длинная красная волна прокатывается мимо почти без помех.

Вот и получается: синие лучи разлетаются по всему небу во все стороны. И куда бы вы ни посмотрели вверх — там синий луч. Поэтому всё небо кажется синим.

— А фиолетовый? У него шаг ещё короче. Значит, небо должно быть фиолетовым?

О, вот это правильный вопрос! Фиолетовый рассеивается даже сильнее синего — это правда. Но есть две хитрости. Первая: Солнце и посылает фиолетового меньше, чем синего. Вторая: наши глаза хуже видят фиолетовый, они к нему не очень чувствительны. Вот и выходит, что глаз видит больше синего, чем фиолетового. Небо — синее, а не фиолетовое. Глаз — хитрая штука.

— А почему закат красный? Солнце же то же самое!

Солнце то же самое. Но геометрия разная! Утром и днём Солнце высоко. Его свет идёт через атмосферу — короткий путь вниз. Синий свет разлетается по небу — небо синее. А вечером Солнце низко над краем Земли. И его свет идёт через атмосферу по очень длинному пути — почти вбок, через весь толстый слой воздуха. Синий по дороге разбросало во все стороны, и до ваших глаз он не доходит. Долетают длинные волны — красные и оранжевые. Вот и закат.

— А космос? Там же днём должно быть синее небо!

Нет. В космосе небо чёрное. Даже если рядом Солнце — оно ослепительно яркое, но небо вокруг чёрное. Потому что в космосе почти нет воздуха. Нет молекул. Некому разбрасывать синий свет. Он летит прямо, никуда не отскакивая. И если вы смотрите не прямо на Солнце — видите только темноту.

Синее небо — это подарок атмосферы. Не света. Не Солнца. Воздуха.

— А если воздух грязный? Ну, смог, пыль?

Тогда небо меняет цвет! Крупные частицы пыли и дыма рассеивают свет по-другому — не так избирательно. И небо становится белёсым, серым, мутным. Это можно увидеть после большого пожара или пыльной бури. На Марсе, например, в воздухе постоянно висит ржавая пыль — и днём небо там рыжевато-жёлтое. Зато закат на Марсе голубоватый: тамошняя пыль пропускает синий к глазу лучше остальных цветов.

— Значит, синее небо бывает только на Земле?

Ну, на планетах с подходящей атмосферой — может быть похожее. Но наше небо — особенное. Оно именно такое, синее и голубое, потому что наш воздух прозрачный и состоит из крошечных молекул, которые гораздо меньше световой волны.

А теперь — опыт, который можно сделать у себя на кухне. Возьмите стакан с чистой водой. Посветите на него фонариком сбоку. Вода прозрачная — луч проходит насквозь. Теперь добавьте в воду чуть-чуть молока — буквально несколько капель. Размешайте. И снова посветите фонариком сбоку. Вода станет чуть голубоватой с боков — это молочные частицы рассеивают синие лучи, как молекулы воздуха. А если посмотреть сквозь воду на сам фонарик — он покажется желтоватым или оранжевым. Синие лучи ушли в стороны. До вас долетели только красные и оранжевые. Закат в стакане.

Сегодня по дороге домой — посмотрите на небо. Если оно чистое и синее, значит, прямо сейчас миллиарды синих лучей разлетаются в разные стороны, каждую секунду. Если небо бледное или белёсое — значит, в воздухе что-то есть, что мешает им играть. А вечером — найдите закат и скажите ему «понятно».

Это был «О, Мой Гид». Если тебе интересно, как устроено что-нибудь ещё — про это можно заказать отдельную экскурсию. Хоть про твой двор, хоть про пирамиды, хоть про носорога. Взрослые знают, где меня найти.