# Почему небо голубое, а закаты красные: физика атмосферы от Нила Деграсса Тайсона

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=UvmWxm3nR6E
Канал: StarTalk
Опубликовано: 28.04.2020

---

В новом выпуске подкаста StarTalk знаменитый астрофизик Нил Деграсс Тайсон и его постоянный соведущий Чак Найс разбирают классический вопрос, который многие задавали в детстве: почему небо голубое? Ученый объясняет физику процесса рассеивания света, развенчивает мифы о видимости звезд днем и предлагает пересмотреть общепринятую границу между Землей и космосом.

## 🌈 Анатомия света и «глазная» химия
[[JUMP:01:01]]

Прежде чем переходить к цвету неба, Нил Деграсс Тайсон напоминает о составе земной атмосферы, которая служит «холстом» для солнечного света [01:17]. Она состоит преимущественно из:

*   Азота (около 78%);
*   Кислорода (около 21%);
*   Небольшого количества углекислого газа и других примесей;
*   Твердых частиц (партикулятов): пыльцы, пыли, песка от бурь и продуктов загрязнения [01:29].

Солнечный свет, который кажется нам желтым, на самом деле является белым [01:54]. Как отмечает Тайсон, это легко проверить, взглянув на Солнце в полдень — его истинный цвет лишен желтизны. Белый свет представляет собой смесь всех цветов радуги (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый), что доказывается с помощью призмы или обычных капель дождя [02:22].

Восприятие этих цветов зависит от устройства человеческого глаза. Сетчатка содержит фоторецепторы двух типов: палочки (отвечают за интенсивность света и оттенки серого) и колбочки (отвечают за цвет) [03:06]. Тайсон подчеркивает, что человеческое зрение работает по системе RGB (Red, Green, Blue): наши колбочки настроены на красный, зеленый и синий цвета, а мозг интерпретирует их комбинации в полноценную палитру [03:18].

## 🔬 Эффект Рэлея: почему небо выбирает синий
[[JUMP:03:52]]

Ключ к пониманию цвета неба кроется в явлении, называемом рэлеевским рассеиванием (названо в честь лорда Рэлея) [04:47]. Когда солнечный свет проходит сквозь атмосферу, он сталкивается с молекулами газов и частицами пыли.

Физика процесса, по словам Тайсона, заключается в следующем:

1.  Если частица в атмосфере имеет размер, сопоставимый с длиной волны определенного цвета, она начинает этот свет рассеивать [04:04].
2.  Длина волны синего света идеально подходит под размер большинства частиц в верхних слоях атмосферы.
3.  В результате синий свет не проходит сквозь атмосферу напрямую, а «отскакивает» от частиц и разлетается во всех направлениях [04:16].

Именно поэтому, когда мы смотрим в любую точку дневного неба в стороне от Солнца, наши глаза улавливают этот рассеянный синий свет, приходящий со всех сторон [04:29].

## 🌅 Секрет «кровавых» закатов
[[JUMP:04:47]]

Цвет неба меняется в зависимости от положения Солнца, так как меняется путь, который свет проходит через толщу воздуха. Когда Солнце находится в зените, путь света минимален, и небо кажется нежно-голубым [05:13]. Однако к вечеру ситуация меняется.

По мере того как Солнце опускается к горизонту, солнечные лучи проходят через гораздо более мощный слой атмосферы [04:50]. Тайсон объясняет этот процесс так:

*   На длинном пути через атмосферу рассеивается практически весь синий свет.
*   К тому моменту, когда свет достигает глаз наблюдателя, в нем почти не остается синих и фиолетовых волн.
*   Остаются только длинные волны «красного» конца спектра — красный, оранжевый и янтарный [05:40].

Нил Деграсс Тайсон также отмечает интересную закономерность: если в атмосфере много пыли или загрязнений (партикулятов), закат будет менее насыщенно-красным и скорее напомнит бледные дневные оттенки, так как условия рассеивания меняются [05:54].

## ✨ Почему мы не видим звезды днем?
[[JUMP:06:20]]

Распространенное мнение гласит, что звезды днем не видны из-за ослепляющей яркости Солнца. Однако Тайсон называет это интуитивное объяснение ошибочным [06:33].

Настоящая причина — свечение самой атмосферы. Рассеянный синий свет заставляет атмосферу буквально «пылать» лазурным огнем. Этот «световой барьер» настолько ярок, что он просто перекрывает слабый свет далеких звезд [06:48]. По мнению ученого, если бы мы могли мгновенно убрать атмосферу, небо стало бы черным, и мы увидели бы звезды даже при сияющем рядом Солнце [07:01].

## 🛰️ Граница космоса и «кожура яблока»
[[JUMP:07:13]]

Тайсон критикует современное «операционное» определение границы космоса. Традиционно считается, что космос начинается на высоте 100 километров (около 62 миль) [07:41]. Это та высота, где плотность атмосферы становится слишком низкой для рассеивания синего света — небо там становится черным, и звезды видны даже днем.

Однако Тайсон считает такое определение несовершенным по ряду причин:

*   **Зависимость от состава:** Если бы наша атмосфера была вдвое тоньше, граница космоса по этой логике сместилась бы до 30 миль [08:21].
*   **Альтернативное предложение:** По мнению Тайсона, космос должен определяться не плотностью воздуха, а гравитацией и динамикой движения — вы в космосе, если находитесь на орбите или направляетесь к другому объекту [09:40].

Для наглядности ученый использует глобус и аналогию с яблоком. Атмосфера Земли по отношению к планете тоньше, чем кожура яблока по отношению к самому плоду [11:07]. Даже Международная космическая станция (МКС) на этой модели находится на высоте всего около 1 сантиметра (3/8 дюйма) от поверхности глобуса [11:34].

Тайсон и Найс завершают беседу мрачным, но важным экологическим предостережением. Учитывая, насколько тонок и хрупок слой воздуха, который защищает жизнь на планете, любое его загрязнение выглядит пугающе. «Вы бы не стали есть яблоко, которое кто-то вывалял в нечистотах», — проводит аналогию Тайсон, подчеркивая необходимость бережного отношения к нашему «атмосферному одеялу» [11:21].