З самого народження людина звикає до того, що небо над його головою може бути різного кольору. Чому це відбувається? Чому вночі небо, прикрашене безліччю зірок, стає абсолютно чорним або синяво-фіолетовим? Чому вдень воно буває блакитним, але робиться туманним і сірим, коли покривається густими хмарами? Чому під час заходу або світанку на небі видно відтінки бузкового, червоного і жовтого? Відповідаючи на ці питання, необхідно зрозуміти, що таке небо з наукової точки зору.
Що таке небо?
З точки зору науки небо - це простір над планетою, панорама, яка відкривається при погляді з її поверхні вгору, в бік космосу. Структуру неба складають шари атмосфери. Фізичні процеси супроводжуються появою хмар, хмар, злив і гроз.
Небо над Землею і над іншими планетами є оболонкою, яка представляється в різних кольорах при погляді в космос. І у кожної планети колірна гамма неба своя. Уже давно існують визначення Земної неба, Місячного, марсіанського та інших. Різниця між небом над кожним космічним тілом обумовлюється унікальністю атмосфери кожного з цих тіл. Унікальним для кожного космічного тіла є і молекулярний склад атмосфери, який визначає, які процеси відбуватимуться на тій чи іншій планеті.
Від чого залежить вид неба?
Так, атмосфера Марса не здатна затримувати різні метеорити і інші тіла з космосу, тому на цій планеті нерідко можна спостерігати метеоритні дощі і значні перепади температур. Колір неба на Марсі має рудуваті відтінки, так як атмосфера тут містить мікроскопічні металеві з'єднання.
На відміну від атмосфери Марса, атмосфера Землі має безліч шарів, які надійно захищають планету від сторонніх космічних тіл. Цьому також сприяє наявність озонового шару і молекул кисню в атмосфері. Тому падіння на Землю метеорита - подія виняткова, прирівнюється до катастрофи світового масштабу. Крім того, атмосфера Землі захищає свою планету від міжзоряного пилу і різких перепадів температур.
Фактори що впливають на вигляд неба
Наукою встановлено ряд факторів, які впливають на те, як виглядає небо. До цих факторів належать:
- склад атмосфери;
- погода;
- пора року;
- час доби;
- місце спостереження за небом.
Космічні тіла в небі над Землею
Для того щоб охарактеризувати всі величезна кількість космічних тіл, яке видно в нічний час, існує спеціальний термін «зоряне небо». Наприклад, до ділянок зоряного неба відносяться сузір'я. Вони були відкриті людьми ще в давнину з метою вивчення неба. Це відкриття дало можливість легко дізнаватися кожну ділянку зоряного неба. Крім того, за допомогою сузір'їв стало простіше вимірювати час і орієнтуватися на місцевості. Ці знання можна було застосовувати в сільському господарстві.
Самі по собі сузір'я представлені як фігури тварин і міфічних персонажів. На зоряному небі вони здаються що знаходяться недалеко один від одного, проте насправді між ними може бути величезна відстань. Зірки, об'єднані людьми в єдине сузір'я, можуть бути і зовсім не пов'язані один з одним, перебуваючи як близько до Землі, так і дуже далеко.
Серед зірок на чистому небі часто можна побачити місяць. Днем замість місяця на небі видно сонце. Якщо по небу пливуть хмари, то зверху вони будуть нагадувати збиті вершки, а поверхня Землі може бути зовсім не видно. Якщо ж подивитися зверху на грозові хмари, то відкриється ще більш велична картина, ніж при спостереженні за грозою з землі.
Чому небо різнобарвне?
З різних точок Землі небо виглядає по-різному. Чисте денний небо має блакитні відтінки в будь-яких куточках планети. Відтінки стають більш насиченими в сонячні дні. І, навпаки, в період хмарності небо наповнюється більш блідими відтінками.Від розташування хмар залежить вигляд неба в тому чи іншому регіоні, вони знаходяться в певному місці і досить недалеко від поверхні Землі.
Цікавим є той факт, що хмари лише здаються повітряними і невагомими. Вони вільно і плавно подорожують по небу, незважаючи на те, що в середньому хмара важить близько десяти тонн. Це можливо завдяки тому, що вага хмари розподілений між краплями води і маленькими кристалами льоду. При цьому термін існування хмар обмежений.
Для більш тривалого життя хмарам потрібна висока вологість атмосферного повітря. При низькій вологості хмари випаровуються. Бувають випадки, що хмара повністю випаровується протягом 15 хвилин. Якщо вологість повітря висока, то хмара буде існувати досить довго, проте велика ймовірність випадання опадів.
Час доби - ще один фактор, в залежності від якого абсолютно у всіх регіонах змінюється колір неба.
Явища, пов'язані зі зміною кольору неба, відповідно до законів фізики пояснюються заломленням і розсіюванням світла. При цьому, чим більше довжина хвилі того чи іншого кольору, тим швидше він розсіюється. Так, вдень сонячне світло падає на Землю вертикально, його частинки розсіюються таким чином, що людина бачить тільки сині і фіолетові відтінки, які мають невелику довжину хвилі. Під час світанку або заходу промені Сонця падають на землю під іншим кутом таким чином, що сині хвилі не потрапляють на земну поверхню. В результаті небо насичується червоними відтінками.
Фізико-астрономічна теорія неба
Незважаючи на більше кількість зірок в космосі Сонце є єдиним небесним тілом, що знаходиться досить близько і володіє достатньою яскравістю для того, щоб впливати на колір неба над Землею.
Важливо знати той факт, що Сонцю близько 4,5 млрд років. Приблизно через стільки ж воно перетвориться в згаслу зірку, яка називається «білий карлик». До цього моменту всі планети Сонячної системи охолонуть і будуть обертатися вже навколо згаслої зірки.
На даний момент часу в ядрі Сонця відбувається перетворення водню в гелій. Коли водень, який зараз становить 73% маси цієї зірки, повністю вигорить, почнеться поступове збільшення радіусу Сонця. Зірки в такій стадії носять назву «червоний гігант» і являють собою вогненна куля гігантських розмірів.
Сонце продовжить розширюватися приблизно до орбіти Венери, після чого пройде кілька станів, після яких повністю припиняться ядерні реакції. Проходження цих стадій і призведе Сонце до стану «білий карлик». Ця зірка матиме приблизно в 100 разів менший радіус і в 100-1000 разів меншу місткість, ніж сьогодні має Сонце.
Всі ці розрахунки засновані на наукових дослідженнях. Для цього астрономи аналізували масу Сонця і швидкість здійснення ядерних реакцій. В результаті було визначено, на який термін вистачить водню усередині Сонця для повноцінного функціонування цієї зірки.
Як було відзначено, планети Сонячної системи також охолонуть. Меркурій і Венера будуть поглинені на стадії червоного гіганта, а розпечена атмосфера Сонця поглине і Землю. При цьому на Марсі цілком можуть з'явитися умови, придатні для життя, так як до нього це розширення не дійде. Таким чином, до того моменту, коли Сонце повністю згасне, навколо нього будуть обертатися залишки уцілілих планет, таких як Марс, Юпітер і Сатурн.
Небо, яке ми бачимо на своїй планеті
Повертаючись до аналізу зв'язку Сонця і Земної неба необхідно сказати, що синій і червоний не є єдиними частинами колірного спектра, на який розпадається сонячне світло. В цей спектр входять всі кольори веселки. Однак, проходячи через атмосферу і стикаючись з різними частинками в повітрі, промені спектру змінюють свій напрямок. При цьому самі сонячні промені має білий колір, в який і забарвилося б небо, якби всі частини спектра досягли Землі.Однак різні процеси дозволяють пройти весь шлях лише блакитним і синім хвилях.
Частинками, які знаходяться в повітрі і заважають світловим хвилям досягти поверхні Землі, є різні гази, а також краплі води і льоду. Молекули газів поглинають фотони сонячного світла і виробляють свої, вторинні фотони. Колірна гамма цим нових фотонів може бути абсолютно будь-який. Крім того, відрізняється довжина їх хвиль і напрямок руху.
Наукою доведено, що вторинні фотони синього кольору зустрічаються у вісім разів частіше червоних фотонів. Таким чином, синій колір неба в чому обумовлений впливом атмосферних газів.
Наш найближчий супутник
Космічні тіла, які можна побачити, перебуваючи на Землі, по-різному наближені до екватора і до полюсів. Це стосується і природного супутника Землі - Місяця. На екваторі вона видна краще, вона стає більше в розмірах до такої міри, що можна розгледіти її кратери і океани. Також на екваторі часто можна побачити блакитну або синю Місяць, що в інших регіонах є досить рідкісним явищем. Це пояснює той факт, що вчені спостерігають за космічними тілами саме з екваторіальних широт.
Роль неба в міфології
Історично саме небо було тим місцем, яке люди наділяли різними чарівними властивостями. Існує кілька міфологій, в яких небо і земля наділені божественними силами. Єгиптяни називали їх Нуб і Гея, стародавні Греки - Уран і Гея. В інших міфологіях стверджувалося, що небо є місцем проживання Богів або душ померлих.
Деякі сучасні релігійні течії засновують свої вчення, спираючись на наукові знання. Так, в християнстві існує термін «небеса», який символізує місце проживання ангелів і душ. Небеса отримали свою назву завдяки величності блакитного неба, розстеляють над Землею.
Розвиток науки допомогло розвіяти практично всі ці міфи. Людина зміг дослідити не тільки небо. В даний час активно досліджується і космічний простір, яке зберігає в собі ще більше загадок.
