Чому Земля блакитна з космосу?
Березень 28, 2016Марс червоний. Місяць попелясто-сірий. Сатурн жовтий. Сонце сліпучо біле. Але наша планета, навіть якщо дивитися на неї з глибин космосу, навіть якщо ми трохи піднімемося над атмосферою, на низькій навколоземній орбіті, або якщо відлетимо до зовнішніх країв Сонячної системи – вона залишиться блакитною. Чому? Що робить її блакитною? Очевидно, не вся планета блакитна. Хмари білі, відображають білий, пряме сонячне світло на що дивиться зверху. Лід – наприклад, на полярних полюсах – білий з тієї ж причини. Континенти коричневі або зелені, якщо дивитися здалеку, в залежності від пори року, рельєфу і рослинності.
З цього можна зробити важливий висновок: Земля блакитна не тому, що небо блакитне. Якби це було так, весь світ, відбитий від поверхні, був би блакитним, але ми цього не спостерігаємо. Але є натяк, який залишається істинно сині частини планети: моря і океани Землі. Відтінок синього, яким володіє вода, залежить від її глибини. Якщо придивитися до знімка нижче, видно, що водні регіони, що обрамляють континенти (уздовж континентального шельфу), мають більш світлий відтінок синього, ніж глибокі, темні місця океану.
Можливо, ви чули, що океан синій, тому що небо блакитне, а вода відображає небо. Небо блакитне, це точно. І небо блакитне, оскільки наша атмосфера ефективніше розсіює блакитний (з короткою довжиною хвилі), ніж червоне світло (з більш довгою хвилею).Звідси:
- Небо здається блакитним протягом дня, оскільки короткохвильове світло, що потрапляє в атмосферу, розсіюється у всіх напрямках, і більше «синього» потрапляє в наші очі, в порівнянні з іншими.
- Сонце і Місяць виглядають червоними на сході й заході, оскільки блакитне світло, проходячи через товсті шари атмосфери, розсіюється, а залишається переважно насичений червоне світло, яке і потрапляє нам в очі.
- Місяць опиняється червоним під час повного місячного затемнення: червоне світло, проходячи через нашу атмосферу, буде падати на поверхню Місяця, тоді як блакитне світло з легкістю розсіюється.
Але якби пояснення було таким – що океан відображає небо – ми б не бачили цих відтінків синього, коли дивилися б на більш глибоку воду. За фактом, якби ви зробили знімок під водою при природному освітленні, без додаткових джерел світла, ви б побачили – навіть на самій невеликій глибині, – що все має синюватий відтінок.
Річ у тім, океан складається з молекул води, а вода – як і всі молекули – вибірково поглинає світло певних довжин хвиль. Найпростіше воді поглинути інфрачервоний, ультрафіолетовий і червоне світло. Це означає, що якщо ви поринете голову в воду навіть на невеликій глибині, ви будете захищені від Сонця, від ультрафіолетового випромінювання і все буде здаватися блакитним: червоне світло буде виключене.
Нирніть глибше – пропаде і помаранчевий.
Ще нижче – жовтий, зелений, фіолетовий.
Занурившись на багато кілометрів, ми виявимо, що зник і блакитний, хоча він зникне з останніми.
Саме тому глибини океану темно-сині: все інші довжини хвиль поглинаються, а у самого синього найвища ймовірність відбитися і заново вирушити у Всесвіт. З тієї ж причини, якби Земля була повністю покрита океаном, відбивалося б всього 11% видимого сонячного світла: океан прекрасно поглинає сонячне світло.
Оскільки 70% поверхні світу покрито океаном, і здебільшого океаном глибоким, наш світ здається блакитним здалеку.
Уран і Нептун, два інших блакитних світу Сонячної системи, мають атмосферами, що складаються переважно з водню, гелію і метану. (Нептун багатшими льодами і володіє більш широким розмаїттям компонентів, отже, має інший відтінок). У досить великих концентраціях, метан трохи краще поглинає червоне світло і трохи краще відображає блакитний, ніж інші довжини хвиль, тоді як водень і гелій практично прозорі для всіх частот видимого світла. У разі блакитних газових гігантів, дійсно має значення колір неба.
Але на Землі? Наша атмосфера досить тонка, щоб ніяк не впливати на забарвлення планети. Небо і океан блакитні зовсім не через відбиття; вони блакитні, сині, але кожен по своїй волі. Якщо прибрати океани, людина на поверхні все одно буде бачити блакитне небо, і якщо прибрати наше небо (і при цьому залишити незбагненним чином рідку воду на поверхні), наша планета теж залишиться блакитною.
