Марат Ка - Свет

Наклон земной оси влияет и на дневной путь солнца. Зимой оно поднимается над горизонтом не так высоко и светит не так долго. Например, 22 июня в Москве рассвет наступает в 3:45, закат – в 21:18, долгота дня составляет 17 часов 33 минуты. А 21 декабря рассвет наступает в 8:58, закат – в 15:59, долгота дня составляет семь часов одну минуту.

В летний полдень Солнце поднимается над горизонтом на высоту более 57°, а в зимний – всего на 11°.

4.6 Зима и лето

Летом освещённость поверхности нашей планеты примерно в семь раз больше, чем зимой. Например, в пасмурный летний день она составляет 20 000 лк, а в пасмурный зимний день – только 3 000 лк. Из этого мы можем сделать очевидный вывод, что летом света больше, зимой – меньше.

Зимой световой день короче, а летом длиннее. Долгота дня зависит от времени года. Ось вращения Земли не перпендикулярна плоскости, в которой наша планета вращается вокруг Солнца, а наклонена к ней. Поэтому каждое из двух полушарий в позиции зимы отклонено от Солнца, а в позиции лета наклонено к нему.

4.7 Атмосфера

Земля окружена атмосферой – воздушной оболочкой, которая состоит в основном из газов. Также в ней всегда присутствуют разнообразные по происхождению и свойствам частицы.

Такими частицами могут быть капельки воды и кристаллы льда. Из них состоят облака и туманы. Но это могут быть и твёрдые частицы, например, пыль или продукты горения.

Толщина атмосферы составляет примерно 200 – 300 км от поверхности Земли. Дальше начинается космос, безвоздушное пространство.

Атмосфера Земли пропускает видимый свет и защищает нас от вредных излучений. Кроме того, она влияет на то, что мы видим вокруг.

4.8 Прозрачность воздуха и небесный свод

Окружающий нас воздух практически невидим, поскольку образующие его газы бесцветны. Даже не очень чистый воздух в больших городах прозрачнее, чем самая прозрачная жидкость и самое прозрачное стекло. Слой воздуха толщиной в несколько метров мы вообще не видим. На расстоянии нескольких километров воздушная дымка делает очертания удалённых от нас предметов размытыми. Всю же атмосферу в целом мы воспринимаем как небо, купол небосвода. Это впечатление рождается благодаря огромной толще воздуха.

Сделать воздух менее прозрачным может переизбыток твёрдых частиц. Так бывает, например, во время пыльной бури в пустыне. Но чаще всего ухудшают видимость туман и облака. Они состоят из мельчайших капель воды или кристаллов льда. Пока водяной пар сохраняет свойства газа, он такой же прозрачный, как воздух. Поэтому на прозрачность атмосферы он почти не влияет. Но когда начинается превращение пара в воду, в воздухе образуются мельчайшие невидимые глазу водяные капельки. Они как раз уже непрозрачны.

Поэтому в ясную погоду мы видим всё вплоть до горизонта. Для человека среднего роста, стоящего на равнине, горизонт находится на расстоянии около пяти километров. А в густом тумане невозможно что-либо разглядеть уже на расстоянии нескольких метров.

4.9 Свет и воздух

Проходя через атмосферу Земли, поток солнечного света меняется. Некоторая его часть доходит до поверхности планеты, сохраняя своё направление. Ещё часть поглощается и переходит в теплоту, нагревающую воздух. Большая же часть лучей рассеивается атмосферой.

Рассеяние происходит тогда, когда на своём пути световой луч встречает маленькую частицу. Это может быть капля тумана, пылинка или даже молекула воздуха. После такой встречи луч меняет направление. Отклонившись от первоначального пути один раз, он может столкнуться с другой частицей и снова изменить свою траекторию.

Каждая частица забирает у падающей на неё волны часть энергии и сама становится источником новых электромагнитных волн – волн рассеянного света. Свет от Солнца, а также от любых других источников рассеивается в воздухе постоянно и повсеместно. Атмосфера в буквальном смысле заполнена рассеянным светом, потоки которого постоянно пересекают её в самых разнообразных направлениях.

4.10 Путь солнечных лучей

В разное время дня солнечные лучи проходят в земной атмосфере разное расстояние до поверхности. Если Солнце находится в зените, то их путь через толщу воздуха станет минимален. Такие лучи будут поглощаться и рассеиваться меньше всего. А по мере того, как Солнце всё больше приближается к горизонту, расстояние увеличивается.

Сразу после рассвета и перед закатом Земле достаются только косые лучи Солнца. А когда оно находится на горизонте, его лучам

приходится проделывать в атмосфере путь, который примерно в полтора раза больше, чем при положении Солнца в зените.

Чем длиннее путь лучей, тем больше энергии они будут терять на этом пути. Чем ближе опускается Солнце к горизонту, тем больше ослабляется и рассеивается его свет. Именно поэтому в полдень всегда жарче, чем на закате.

4.11 Зачем об этом знать художнику и декоратору

При рассеянии световых лучей возникают различные световые явления, интересные для тех, кто занимается визуальными искусствами. Художнику необходимо знать, почему небо голубое, а солнце на закате красное, почему через туман плохо видно, а после заката ещё долго светло. Чтобы найти ответы на эти и другие подобные вопросы, нужно понимать, что происходит с лучом солнечного света в земной атмосфере.

Проходя через атмосферу Земли, поток солнечного света меняется. Некоторая его часть доходит до поверхности планеты, сохраняя своё направление. Ещё часть поглощается и переходит в теплоту, нагревающую воздух. Большая же часть лучей рассеивается атмосферой.

4.12 Освещение Земли

Солнце, небо, облака и сама земная поверхность участвуют в освещении нашей планеты. Земля получает свет Солнца и в виде прямых лучей, и в виде рассеянного света.

Достигая земной поверхности, лучи отражаются от неё и попадают назад в атмосферу. Здесь они участвуют в рассеянии, и часть их вновь возвращается к поверхности, увеличивая освещённость Земли.

Облака в небе играют роль экрана, направляющего к нам потоки отражённого и рассеянного света. В отсутствие облаков эти лучи ушли бы в космическое пространство.

Зима ли у нас или лето, покрыта ли земля травой или снегом, кучевые на небе облака или перистые, полдень или вечер… Эти и многие другие факторы влияют на то, насколько нам светло.

4.13 Облака

Кучевые облака, которые не закрывают собой солнечный диск, могут в несколько раз увеличить освещённость поверхности Земли рассеянным светом. Это происходит потому, что они, как мы теперь знаем, не дают потокам солнечного света уйти из атмосферы.