Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

420. Что такое цвет?Световые волны всех длин перемещаются с одной и той же скоростью. Поэтому, как было показано выше, более короткие волны будут иметь большую частоту, чем более длинные. Цвет представляет собой физиологическое восприятие определенной частоты видимой части спектра электромагнитных колебаний.

Белый свет — результат восприятия всего видимого участка спектра длин волн, самая длинная из которых вызывает ощущение красного цвета, а самая короткая — фиолетового.

Спектр электромагнитных колебаний является не прерывным, но глаз способен разделять его на семь определенных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Эти цвета плавно переходят друг в друга. Белый свет, представляющий по существу все цвета видимого спектра, может быть разложен на составляющие путем пропускания его через трехгранную стеклянную призму или любое тело из прозрачного вещества, имеющее непараллельные стороны. Разложение света на составные цвета называется дисперсией света. Дисперсия наблюдается при некоторых явлениях погоды и объясняется присутствием в это время в атмосфере многочисленных частиц, которые вызывают дисперсию света, поступающего от солнца.

421. Обладает ли в действительности цветом тот или иной предмет?Цвет — это не нечто такое, что существует в предмете, а ощущение, создаваемое в мозгу светом, поступающим в глаз от объекта.

Предметы обязаны своим цветом тому, что они поглощают из белого света определенные длины волн и отражают или рассеивают другие волны. Последние и создают в нашем мозгу ощущение цвета. Следовательно, цвет определяется длиной волны, которая отражается телом в направлении глаза. Некоторые тела обладают способностью отражать волны различной длины. Если предмет имеет красный цвет, то он поглощает все волны падающего на него белого света за исключением волн, которые относятся к красному участку спектра. Если такой предмет облучить светом, не содержащим красного света, например, зеленым, то предмет будет казаться черным. Прозрачные тела обладают свойством пропускать некоторые волны и поглощать другие. Их цвет определяется волнами, которые пропускаются телом.

422. Что такое отражение света?Луч света, который попадает на поверхность плотного, но прозрачного вещества, как, например, стекло, вода или чистый лед, частично отражается, а частично проходит через него. Первая часть этого процесса носит название отражения. От отражающей поверхности свет отражается под тем же углом, под которым он падает, наподобие того, как отскакивает шар от борта бильярдного стола.

423. Что такое преломление, или рефракция, света?В среде, которая имеет одинаковую плотность и состоит из одного и того же вещества, свет распространяется прямолинейно. Когда же луч света переходит из одной среды в другую, он на поверхности раздела этих сред преломляется.

В атмосфере свет может преломляться, когда он проходит через слои с различной температурой и плотностью. Он может также искривляться под действием тончайших ледяных кристаллов в перистых облаках Эти кристаллы действуют на белый свет как призмы, разлагая его на различные цвета спектра и изменяя его путь. Преломление белого света происходит также и на водяных каплях. При этом наибольшему преломлению подвергается фиолетовый, а наименьшему — красный свет. Разложение белого света на составляющие за счет неодинакового преломления волн различной длины происходит под действием рефракции света. Именно рефракция является причиной образования радуги, а также солнечного и лунного гало.

Рефракция лежит в основе многих оптических явлений, возникающих в атмосфере. Атмосфера всегда находится в движении и состоит из слоев воздуха с различной плотностью, которые являются как бы большими естественными линзами, преломляющими поступающий солнечный свет.

424. Что называют дифракцией света?Дифракция — это разложение лучей света на темные и светлые кольца или на цвета спектра, когда луч изгибается на краю непрозрачного предмета. Это интересное явление приводит к тому, что освещается некоторая часть затененной области вокруг предмета и по его контуру появляется цветное или беловатое сияние. Интенсивность преломленного света зависит от угла отклонения луча. Чем он больше, тем меньше интенсивность света. Дифракция света способствует образованию в определенных облаках вокруг солнца и луны свечения, называемого короной.

425. Почему небо голубое?Лучи видимой части солнечного света, проходя через атмосферу, рассеиваются мельчайшими частицами примесей и молекулами воздуха. В идеально чистой атмосфере, когда рассеяние можно считать чисто молекулярным, в рассеянном дневном свете преобладают цвета голубых оттенков. Поэтому наблюдатель видит небо голубым. [26] Небо не всегда имеет голубой цвет. Во многих случаях оттенки неба в реальной атмосфере сильно изменяются. Изменения оттенков цвета неба объясняются присутствием в атмосфере крупных по сравнению с молекулами частиц. Вследствие этого максимум рассеяния смещается в сторону более длинных волн. Таким образом, чем больше примесей содержится в атмосфере, тем слабее синева неба, тем более белесым оно кажется. ( Прим. перев .)

426. На каких высотах дневное небо перестает казаться голубым?Концентрация молекул воздуха очень быстро уменьшается с высотой. Следовательно, интенсивность рассеянного света с увеличением высоты падает. На некоторой высоте молекул становится настолько мало, что они не могут вызвать заметного рассеяния даже самых коротких волн. Поэтому цвет неба меняется следующим образом. Днем на высоте приблизительно 20 км небо над горизонтом имеет беловатый цвет из-за дымки. На высоте около 25° над горизонтом оно становится небесно-голубым. С увеличением угловой высоты цвет неба постепенно становится темно-фиолетовым, почти черным. Ветеран аэронавтики майор Стефенс, достигший в 1935 году на стратостате высоты около 22 км, описал потемнение неба выше тропосферы следующим образом: «… На самой большой угловой высоте, которая еще позволяла производить наблюдения, небо становилось очень темным. Я не сказал бы, что оно совсем черное. В нем можно обнаружить темно-голубой оттенок». Один из аэронавтов военно-морского флота США, поднявшийся на высоту более 23 км, сообщил, что «было темно, как ночью» [27] Наблюдения советских и американских космонавтов показали, что на освещенной солнцем стороне Земля окружена красивым ореолом, имеющим беловатый и голубоватый оттенки. Ореол содержит два слоя повышенной яркости, не считая самого нижнего слоя, находящегося у поверхности Земли. Слои повышенной яркости существуют и на ночной стороне Земли. В. В. Николаева-Терешкова обнаружила один такой слой, сравнительно слабо выраженный, на высоте около 11 км, а второй слой, значительно более мощный с четкой верхней границей, на высоте около 20 км. Эти слои имеют аэрозольную природу. ( Прим. перев .) .