Небо над горизонтом моря

Почему небо голубое, а море синее?

Теории и практики

Цвет неба и моря постоянно меняется. Это объясняется физическими принципами, а также особенностями восприятия света человеком. Т&Р публикуют отрывок из книги Андрея Варламова, Аттилио Ригамонти и Жака Виллена «Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий».

Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

Андрей Варламов, Аттилио Ригамонти, Жак Виллен

Альпина Паблишер, 2020

Цвет моря и сила ветра

Море и небо дарят нам разнообразные цвета, вдохновившие многих художников. Аркадий Рылов воспроизвел эти цвета на картине, выставленной в Третьяковской галерее в Москве. Белые хмурые облака плывут по небу всех оттенков синего. Поверхность моря более темная, подошвы волн — почти черные, а гребни местами образуют белые «барашки».

Количество «барашков» и высота волн зависят от скорости ветра. Эта информация имеет важное значение для моряков: для определения скорости ветра они пользуются эмпирической таблицей, которую разработал британский адмирал сэр Фрэнсис Бофорт (1774–1857). На картине Рылова наличие небольшого количества «барашков» свидетельствует о ветре 12–19 км / ч, то есть 7–10 морских узлов. Такой ветер считается слабым и соответствует силе в 3 балла по шкале Бофорта.

Яркость морской поверхности зависит от угла наблюдения. Действительно, луч света, падающий на поверхность моря, как частично преломляется, так и частично отражается. Интенсивность отраженного луча зависит, в частности, от показателя преломления воды и угла падения. Чем острее угол, тем сильнее отражение. Поэтому поверхность моря кажется более яркой у горизонта, чем вблизи наблюдателя.

А что насчет его цвета? Цвет поверхности практически непредсказуем , так как зависит от многих факторов, таких как глубина моря, положение солнца, цвет неба, наличие взвешенных частиц и водорослей и т. д. Все эти факторы влияют на отражение света от поверхности, его рассеяние и поглощение в воде. И все же море чаще всего синее.

Причина в том, что вода поглощает меньше света в диапазоне между 400 и 500 нм (синего), чем в остальной части видимого спектра. Да, вода поглощает мало синего! Стакан воды выглядит совершенно прозрачным. Но начиная с толщины в несколько метров вода начинает заметно поглощать свет.

Цвет неба в хорошую погоду

В то время как предсказать цвет моря непросто, цвет неба в хорошую погоду легко объясняется физическими принципами, выявленными английским физиком лордом Рэйли (Рэлеем) (1842–1919). В отсутствие облаков цвет неба определяется результатом взаимодействия солнечного излучения с компонентами атмосферы Земли , а именно с неоднородностями (флуктуациями) плотности молекул азота и кислорода.

Как эти молекулы ведут себя, попав в поле солнечного излучения? Рассмотрим монохроматический свет, обладающий заданной длиной волны λ. Он представляет собой колеблющиеся в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения света, с частотой υ магнитное и электрическое поля. Под действием колеблющегося электрического поля электроны в молекулах также колеблются с частотой υ. В результате и сама молекула становится маленьким излучателем, испуская свет той же частоты, что и падающая волна. Это похоже на то, как излучает электромагнитные радиоволны теле- или радиоантенна. В случае молекул и солнечного света длина его волны оказывается много большей размера молекул, и такое рассеяние называется «рассеянием Рэлея» . Расчеты показывают, что интенсивность рассеянного света оказывается пропорциональной четвертой степени частоты υ4 (или 1 / λ4). Это утверждение называется законом Рэлея — Джинса.

Как все это связано с цветом неба? Согласно закону Рэлея, рассеяние электромагнитных волн оказывается значительно интенсивнее для высоких частот по сравнению с низкими. Это означает, что молекулы атмосферы сильнее рассеивают синий цвет, чем красный, зеленый или желтый.

Наших глаз преимущественно достигают именно световые лучи синего цвета.

Вот почему небо синее! Следуя этому рассуждению, можно было бы предположить, что небо должно быть фиолетовым, так как фиолетовое излучение обладает более высокой частотой, чем синее. В действительности в спектре солнечного излучения доля фиолетового меньше, чем синего. Кроме того, и максимальная чувствительность человеческого глаза находится в области зеленого (555 нм). В результате фиолетовая часть спектра солнечного излучения оказывается подавленной в восприятии человеческого глаза, и небо видится синим.

Небо на закате и после

На закате небо над горизонтом принимает красивый розовый оттенок. Этот цвет также обусловлен рассеянием солнечного света в атмосфере. Поскольку свет распространяется во всех направлениях, то до нас доходит лишь его часть, а остальное возвращается в пространство. Часть солнечной энергии, возвращающаяся за пределы земной атмосферы, невелика, однако для некоторых явлений она может оказаться существенной. В видимом излучении разница между энергией, получаемой поверхностью земли и верхними слоями атмосферы, обусловлена прежде всего рассеянием.

Так, мы видим, что в дневное время энергия, получаемая на земле, меньше падающей на верхние слои атмосферы примерно на 25% в синем и на 10% — в красном диапазонах. На закате эти пропорции изменяются, поскольку свету приходится преодолевать гораздо большую толщу атмосферы. Таким образом, синий свет почти целиком рассеивается, и наблюдатель на земле видит в основном красный.

Как только солнце исчезает за горизонтом, постепенно наступает ночь. Цвет неба в ночное время — совсем иной вопрос.

В рубрике «Открытое чтение» мы публикуем отрывки из книг в том виде, в котором их предоставляют издатели. Незначительные сокращения обозначены многоточием в квадратных скобках.
Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.

Источник

Звездное небо вечером

На вечернем небе видны две планеты: ВЕНЕРА (m= -3.9)* и МАРС (m= +1.8) * .

ВЕНЕРА видна ранним вечером в течение полутора часов после захода Солнца. Как яркая звезда она видна на фоне зари на северо-западе очень низко над горизонтом. Заходит до полуночи. Движется по созвездиям Близнецов и Рака.

Венера на вечернем небе 15 июня в 22:00

МАРС , который становится всё более тусклым, уже не так просто отыскать на небе. К тому же виден он очень низко над горизонтом ранним вечером на фоне угасающей зари на северо-западе. Заходит он после полуночи, а в конце месяца – до полуночи. До 8-го июня он находится в созвездии Близнецов, а после -в созвездии Рака. 14 июня найти его поможет узкий серпик молодой Луны. Марс будет виден рядом с ним — немного ниже и левее.

Марс и Луна на вечернем небе 13 июня в 23:00

МЕРКУРИЙ в первых числах месяца после захода Солнца находится на северо-западе у самого горизонта, но практически не виден на фоне светлого неба. 11 июня он вступает в нижнее соединение с Солнцем и после этого появляется на утреннем небе, но восходит он за несколько минут до Солнца и практически не виден.

* В скобках указана звездная величина (m), характеризующая яркость: чем ярче звезда или планета, тем меньше звездная величина.

СОЗВЕЗДИЯ НА ВЕЧЕРНЕМ НЕБЕ

На юге низко над горизонтом видно созвездие Скорпиона , его яркая звезда Антарес. Выше над горизонтом располагаются созвездия Весов , Девы со Спикой, Змееносца , и высоко в небе видны созвездия Геркулеса , Северной Короны и Волопаса с Арктуром – самой яркой звездой летнего неба.

Вид звездного неба на юге 15 июня в 23:00

Над восточным горизонтом поднимаются в небо главные летние созвездия: Орел с Альтаиром, Лебедь с Денебом, Лира с яркой Вегой. Их яркие звезды Денеб, Вега и Альтаир образуют «летний треугольник».

Между Лебедем и Орлом видны маленькие по площади созвездия: Дельфин , Стрела , Малый Конь .

Вид звездного неба на востоке 15 июня в 23:00

На западе склоняется к горизонту созвездие Льва с Регулом, выше видно созвездие Малого Льва , Большой Ковш созвездия Большой Медведицы .

Вид звездного неба на западе 15 июня в 23:00

Над северным горизонтом привлекает к себе внимание яркая звезда – она видна невысоко над горизонтом — это Капелла – главная звезда в созвездии Возничего . Над точкой севера «висит» Полярная звезда, принадлежащая созвездию Малой Медведицы . Частично заходят за горизонт осенние созвездия Персея и Андромеды . Созвездия Жирафа , Кассиопеи , Цефея описывают вокруг Полярной невидимые круги.

Вид звездного неба на севере 15 июня в 23:00

Источник

Астрономические события — июнь 2021 года

Астрономический календарь на июнь 2021 предвещает самые обычные события, но есть и кое – что интересное. В этом месяце, 21 июня, будет самый длинный день и самая короткая ночь. Но самое главное – 10 июня можно будет наблюдать кольцеобразное солнечное затмение. И его будет видно во многих регионах России.

Наблюдения слабых космических объектов – туманностей и галактик, в июне возможны лишь короткое время, да и то не в самых лучших условиях – Солнце садится поздно, а восходит рано и даже ночью на северо – востоке заметна слабая солнечная засветка. На широте Санкт-Петербурга и вовсе начинаются белые ночи, а за 66 параллелью – полярный день. В Мурманске Солнце вообще не заходит в это время.

А ещё в июне можно наблюдать и фотографировать серебристые облака.

Созвездия в июне

В июне можно наблюдать все типично летние созвездия. Лебедь и Лира уже не висят на востоке, а перемещаются ближе к зениту, а Орёл стоит довольно высоко на юго-востоке, так что легко заметен Летний треугольник. Он образован Вегой, Денебом и Альтаиром – альфами Лиры, Лебедя и Орла. Это самые яркие звёзды летнего неба, которые легко находятся.

Звёздное небо в июне 2021 года. Положение на 15 июня, 1 час ночи.

На западе склоняется к горизонту созвездие Волопаса с ярким Арктуром, а созвездие Девы практически у горизонта. На юге над горизонтом выглядывает ярко-красный Антарес – альфа Скорпиона. Это созвездие легко найти по ряду звёзд одинаковой яркости рядом с Антаресом, напоминающим руку.

Также на юге, в созвездии Змееносца, ярко светит оранжевым светом Юпитер. Самая яркая звезда на юге вечером — это Юпитер. В бинокль можно попробовать найти 4 его галилеевых спутника – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто.

Восточнее, невысоко над горизонтом можно найти Сатурн, он тоже заметно выделяется на фоне слабых звёзд.

Астрономический календарь на июнь 2021 года

Список астрономических событий, представленный ниже, основан на данных сайта astronet.ru.

1.06 – прохождение Марса в 5.3 0 южнее Поллукса.

1.06 – прохождение Луны (Ф = 0.6-) южнее Юпитера.

2.06 – Луна в фазе последней четверти.

3.06 – прохождение Луны (Ф = 0.43-) южнее Нептуна.

5.06 – долгопериодическая переменная звезда S Девы вблизи максимума блеска (6.5m).

5.06 – покрытие Луной (Ф = 0.18-) звезды ν Рыб (4.4m). Можно наблюдать в Сибири.

6.06 – долгопериодическая переменная звезда R Малого Льва вблизи максимума блеска (7m).

7.06 – прохождение Луны (Ф = 0.09-) южнее Урана.

8.06 – Луна (Ф = 0.05-) в апогее, расстояние от центра Земли 406223 км.

8.06 – прохождение Луны (Ф = 0.02-) южнее Плеяд.

9.06 – Луна (Ф = 0.01-) в восходящем узле своей орбиты.

9.06 – прохождение Луны (Ф = 0.01-) севернее Альдебарана.

10.06 – новолуние.

10.06 – кольцеобразное солнечное затмение. Можно наблюдать в России.

10.06 – Луна (Ф = 0.0) вблизи Меркурия.

11.06 – Меркурий в нижнем соединении с Солнцем.

12.06 – Луна (Ф = 0.03+) проходит точку максимального склонения к северу от небесного экватора.

12.06 – долгопериодическая переменная звезда U Ориона вблизи максимума блеска (6m).

12.06 – Луна (Ф = 0.03+) вблизи Венеры.

12.06 – покрытие Луной (Ф = 0.03+) звезды ε Близнецов (3.0m). Можно наблюдать в Сибири и на Дальнем Востоке.

13.06 – прохождение Луны (Ф = 0.11+) севернее Марса.

14.06 – прохождение Луны (Ф = 0.14+) севернее скопления Ясли (М44).

16.06 – прохождение Луны (Ф= 0.29+) севернее Регула.

18.06 – Луна в фазе первой четверти.

19.06 – долгопериодическая переменная звезда T Центавра вблизи максимума блеска (5m).

20.06 – прохождение Луны (Ф= 0.70+) севернее Спики.

20.06 – долгопериодическая переменная звезда RS Весов вблизи максимума блеска (7m).

21.06 – летнее солнцестояние.

21.06 – Юпитер в стоянии с переходом к попятному движению.

21.06 – прохождение Венеры в 5.2 0 южнее Поллукса.

21.06 – покрытие Луной (Ф = 0.87+) звезды ν Весов (5.2m). Можно наблюдать в европейской части России.

22.06 – Меркурий в стоянии с переходом к прямому движению.

23.06 – прохождение Луны (Ф = 0.96+) севернее Антареса.

23.06 – Луна (Ф = 0.96+) в нисходящем узле своей орбиты.

23.06 – Луна (Ф = 0.97+) в перигее. Расстояние от центра Земли 359953 км.

24.06 – полнолуние.

25.06 – прохождение Луны (Ф = 1.0) через точку максимального склонения к югу от небесного экватора.

26.06 – Нептун в стоянии с переходом к попятному движению.

27.06 – максимум действия метеорного потока Июньские Боотиды (ZHR= 0 — 100).

27.06 – прохождение Луны (Ф = 0.90-) южнее Сатурна.

28.06 – прохождение Луны (Ф = 0.8-) южнее Юпитера.

30.06 – долгопериодическая переменная звезда RU Гидры вблизи максимума блеска (6.5m).

30.06 – прохождение Луны (Ф = 0.65-) южнее Нептуна.

30.06 – покрытие Луной (Ф = 0.60-) звезды 30 Рыб (4.4m). Можно наблюдать в европейской части России.

Луна в июне 2021

Фаза Луны в июне распределятся так:

2.06 – последняя четверть.

10.06 – новолуние. Кольцеобразное солнечное затмение.

18.06 – первая четверть.

24.06 – полнолуние.

Планеты в июне 2021

Меркурий будет виден на вечернем небе в созвездии Тельца, но только в первую неделю месяца. 11 июня наступит его соединение с Солнцем, а затем он появится на утреннем небе. К концу месяца его элонгация достигнет 21 0 .

Венера 2 июня перейдёт из созвездия Тельца в Близнецы, а 21 июня – в созвездие Рака. Наблюдаться будет на вечернем небе, причём элонгация в течении месяца будет увеличиваться от 17 до 25 0 .

Марс в июне будет находиться в созвездии Близнецов вечером его можно обнаружить низко на северо-западе сразу после захода Солнца. Однако он будет быстро скрываться за горизонтом. Его видимый диаметр составит всего 4”, а яркость к концу месяца +1.8m.

Юпитер находится в созвездии Водолея и будет виден после полуночи и до утра на юго-востоке. Планета увеличивается в диаметре с 41 до 45”, а её яркость составит -2.4m. Условия для наблюдений улучшаются к утру, когда Юпитер поднимается довольно высоко над горизонтом.

Сатурн находится в созвездии Козерога. Он также будет виден после полуночи и до утра, немного правее Юпитера. Видимый диаметр составит 18”, а яркость +0.5m. Наклон колец 17 0 .

Уран расположился в созвездии Овна и будет иметь видимый размер 3.5” при яркости около 6m. Условия для наблюдения не самые благоприятные – Уран в июне будет появляться впереди Солнца перед самым восходом.

Нептун, как и Юпитер, будет находиться в созвездии Водолея. Расположен на таком же расстоянии от Юпитера, как и Сатурн, только левее. Найти его можно после полуночи до утра. Яркость составит около 8m, а видимый диаметр 2.4”.

Кольцеобразное солнечное затмение 10 июня

10 июня жители России смогут наблюдать кольцеобразное солнечное затмение, причём в некоторых регионах и в полной фазе. Кстати, это единственное солнечное затмение в 21 веке, полная фаза которого пройдёт точно через Северный полюс.

Кольцеобразное солнечное затмение.

Наблюдать в полной фазе можно будет на территории Якутии, на западе Чукотки, на севере Магаданской области, и на северо-западе Камчатского края. В других регионах будут видны частные фаза разной степени. В Крыму, на Кавказе, в Сочи, затмение не будет видно.

Фазы затмения 10 июня в разных городах. По данным Heavens-above.

Начало затмения для каждой местности отличается. Так, для Москвы максимальная фаза наступит в 11 часов 26 минут по всемирному времени, или в 14:26 по московскому. В целом же начало затмения – в 8 часов 12 минут по всемирному времени (11:12 по московскому), а закончится оно в 13:11 (16:11 по Москве). Общая продолжительность составит около 5 часов. Максимальная фаза наступит в 10:41:15 по всемирному времени (13:41:15 по Москве). Начнётся в Канаде, а закончится около границы Якутии и Магаданской области.

Солнечное затмение 10 июня.

Время и фазу солнечного затмения 10 июня для разных городов можно посмотреть http://meteoweb.ru/astro/2021/clnd_2021-06-10_annular.php. Там же приведена анимация. Время указано всемирное UTC – к нему нужно прибавить 3 часа для Москвы, плюс свою разницу от московского времени.

Ни в коем случае не смотрите на Солнце незащищёнными глазами! Используйте тёмное стекло или специальные светофильтры.

Метеорные потоки в июне 2021 года

С 26 июня по 2 июля действует метеорный поток Июньские Боотиды. Название происходит от латинского Bootes – это название созвездия Волопаса, в котором расположен радиант. Произошли они от кометы Понса – Виннеке.

27 июня будет наблюдаться максимум этого потока. В это время Луна будет яркой, так как 24 июня только пройдёт полнолуние, поэтому условия неблагоприятные.

Июньские Боотиды не очень активны, их число редко превышает 1-2 в час. Но иногда активность значительно повышается. Так, в 1998 году активность достигала 100 метеоров в час. Поэтому этот поток называется переменным – его активность каждый раз может оказаться разной.

Ну а мы пожелаем вам чистого, ясного неба и удачных летних наблюдений!

Источник