Выше мы поведали, по какой причине самые небольшие частицы создают светло синий цвет неба. Оказывается, более большие частицы рассеивают все цвета солнечного спектра более равномерно. Чем больше капля, тем более белым выясняется рассеянный ею свет: не сильный остатки желтоватого цвета пропадают. Вот по какой причине туман, складывающийся из капелек радиусом больше 0,008 миллиметра, думается нам молочно-белым, в то время, когда на него падает белый свет Солнца либо Луны.
Сейчас мы можем ответить на вопрос, что задали в начале данной главы: чем создается дневная освещенность?
Больше всего света дает, само собой разумеется, Солнце. Так, к примеру, на широте Москвы в летний полдень Солнце освещает горизонтальную поверхность, как приблизительно 120 000 свечей на расстоянии 1 метра. Зимний период, в то время, когда Солнце стоит низко над горизонтом, в Москве, к примеру, не выше 11 градусов, эта прямая освещенность значительно меньше — около 15 000 свечей. Если бы Почва не имела вовсе атмосферы, как, к примеру, Луна, то освещенность ее поверхности создавалась бы лишь лучами Солнца; тени были бы совсем тёмными. Вправду, в хороший телескоп видно, какие конкретно резкие тени отбрасывают высокие горы на Луне.
Кроме того безоблачная воздух, рассеивая свет, формирует большую добавочную освещенность. Данный рассеянный свет идет со всех сторон, от всех точек небесного свода. В летний полдень освещенность рассеянным светом достигает 15 000 свечей. Столько света приобретают тени — места на земной поверхности, недоступные прямым солнечным лучам. К вечеру, в то время, когда Солнце клонится к горизонту, воздух над отечественной головой освещена не сильный, чем днем, и исходя из этого она рассеивает в общем меньше света. В то время, когда Солнце находится на высоте 10 градусов над горизонтом, освещенность от безоблачного неба значительно уменьшается до 5000 свечей, а при высоте 5 градусов — до 2500. Превосходно, что данный рассеянный свет убывает вечером (так же как и зимний период) медленнее, чем прямой. Освещенность теней наряду с этим убывает медленнее, чем освещенность мест на прямом солнечном свету, тени становятся довольно более яркими, а потому менее резкими, менее четкими.
Зимний период, как это доказал при помощи правильных измерений Н. Н. Калитин в Ленинграде, снежный покров увеличивает освещенность. Ярко-белый снег, отражая довольно много света, освещает дополнительным светом воздух: молекулы последней рассеивают больше света, отбрасывают больше света обратно на поверхность Почвы. Каждый знает, как делается сходу ярче поздней в осеннюю пору, в то время, когда выпадает первый снег. Это явление особенно комфортно замечать, в то время, когда небо покрыто низкими, плотными тучами. Зимний период легко подметить, что над лесами небо в любой момент пара чернее, более сероватое либо синеватое, чем над заснеженными полями. Время от времени кроме того уверены в том, что чёрные пятна над лесом-—показатель приближающейся оттепели. Правильнее сообщить, их появление — показатель того, что тучи понижаются (так что делается легче различить на них границы более ярких и чёрных областей). Зимний период же понижение туч вправду как правило говорит о притоке более мокрого и теплого воздуха, а время от времени и о близящейся оттепели.
Всем полярным путешественникам как мы знаем, что небо над льдами ярче, а небо над открытой водой — над разводьями — более серое и чёрное (так именуемое «водяное небо»). Это «водяное небо» подобно чёрным пятнам над лесами. Оно неоднократно разрешало отечественным ледоколам верно выбирать путь, применяя полыньи и разводья среди ледяных полей Арктики.
Рассеяние света капельками, из которых состоят облака, также формирует определенную освещенность. До тех пор пока облако узкое, эта добавочная освещенность возможно большой, кроме того больше, чем от безоблачной воздуха. В случае, если индикатриса рассеяния такая, как на рис. 2, то свет рассеивается больше всего «вперед», другими словами в сторону земной поверхности. Легко сообразить, что облако будет казаться более броским вблизи Солнца. В случае, если облако плотное и имеет громадную толщину, то свет от одних капелек может падать на другие и на них опять рассеиваться: происходит вторичное и по большому счету многократное рассеяние света. Наряду с этим все больше света отбрасывается «назад» и уходит безтолку для Почвы обратно в мировое пространство. Наблюдателю, летящему на самолете над такими замечательными тучами, они будут казаться особенно яркими и ярко-белыми; под ними одновременно с этим будет чёрный, пасмурный сутки. Так, узкие тучи дают громадную освещенность земной поверхности, толстые и плотные — малую освещенность, серую, пасмурную погоду.
Какого именно цвета дневной свет?
Данный вопрос люди вряд ли довольно часто задают себе. Но самое простое сравнение дневного света со светом простой электрической лампы убеждает нас в том, что дневной свет—голубоватый, а электрический свет — желтоватый. взглянуть в ясный зимний сутки на тени предметов, отброшенные на чистую поверхность снега, и вы заметите, что эти тени четко голубые либо кроме того лиловатые. Это — свет неба, голубоватый по сравнению со светом Солнца. Соссюр, неоднократно замечавший эти голубые тени на снегу, обратил внимание, что на самых высоких горах зимние тени уже не голубоватые, а практически тёмные: разреженный воздушное пространство гор рассеивает, разумеется, мало света и практически не освещает тех мест, каковые затемнены от прямых лучей Солнца. В высоких горах, где Солнце весьма ярко, тени кажутся особенно чёрными.
В то время, когда Солнце вечером опускается и уходит под горизонт, небо окрашивается в броские краски зари. Цвета ее зависят от окраски, получаемой солнечным лучом, прошедшим наклонно весьма долгий путь в воздухе: чем громадную массу воздуха пронизывает данный луч, тем больше рассеивается, другими словами теряется, голубых и фиолетовых лучей, тем более красный оттенок получает данный луч. Особенно это заметно, в случае, если в воздухе имеются небольшие частицы дыма, столь небольшие (диаметром порядка 0,0001 миллиметра), что они рассеивают свет, практически как молекулы газов.
В то время, когда данный «окрашенный» солнечный луч освещает из-под горизонта верхний слой воздуха, на небе становятся видимыми цвета зари.
В случае, если воздух замутнена более большими частицами пыли либо в ней плавают капельки тумана (диаметром 0,002 миллиметра и более), она получает беловатую либо сероватую окраску: цвета эти тогда тускнеют и меркнут и их уже нельзя различить.
Вечером, в то время, когда Солнце заходит, продолжительное время относительно светло. Это — сумерки.
Предположим, что мы стоим на Земле в точке О (рис. 3). Солнечный луч из-под горизонта освещает слой воздуха над нами. В более низких слоях, в М, воздух освещена лучами, уже прошедшими частично через более плотный слой воздуха; более высокие слои в М освещены броским светом Солнца, ничем не ослабленным. В случае, если Солнце спустится низко под горизонт, воздух в М будет темнеть и ярким останется лишь самый верхний, разреженный слой воздуха в М1. Чем ниже за горизонт опускается Солнце, тем более узкий слой разреженного воздуха над отечественной головой освещается им, тем не сильный сумеречный свет. Слои атмосферы выше 70 километров уже практически не рассеивают света, не создают освещения. До тех пор пока Солнце не опустится на 8 градусов под горизонт, еще возможно просматривать без лампы либо фонаря. Это время именуется гражданскими сумерками. По окончании окончания гражданских сумерек небо темнеет все более и более, — это время именуется астрономическими сумерками. В то время, когда Солнце опустится примерно на 18 градусов под,-горизонт и становятся видимыми уже самые не сильный звезды, астрономические сумерки заканчиваются. Наступает ночь. Само собой очевидно, что перед восходом Солнца также наблюдаются сумерки, звезды начинают бледнеть, меркнуть, и небо светлеет задолого до восхода Солнца. Превосходно, что утренние сумерки дольше вечерних. Отечественный глаз начинает чувствовать появление не сильный рассеянного света тогда, в то время, когда Солнце находится под горизонтом пара глубже, чем в момент вечерних сумерек. Быть может, что это происходит из-за большей чувствительности отечественного глаза ночью, в то время, когда он уже привыкнет к темноте.
Гражданские сумерки на юге значительно меньше, чем на севере: летом они длятся в Бухаре 38 мин., в Харькове 51, в Ленинграде 1 час 50 мин..
Каждый, кто бывал на юге, знает, как скоро темнеет в том месте по окончании захода Солнца. Это происходит по причине того, что дневной путь Солнца на юге круче и оно практически по отвесному пути опускается под горизонт, а на севере путь Солнца косо-наклонный: Солнце по окончании захода медлительно опускается и темнота наступает более медлительно. Известно, какой контраст составляют долгие прозрачные сумерки севера с практически неожиданным наступлением темноты на юге. В июле ленинградцы знают и белые ночи, в то время, когда вечерняя заря видится с утренней, и ночное небо не успевает потемнеть.
Какое значение имеют сумерки для науки? Должны ли мы принять их как простое следствие законов оптики воздуха, либо, напротив, они смогут оказать помощь нам глубже пробраться в физическую сущность этих законов?
Выясняется, сумерки дают нам в руки могучее средство пробраться в кое-какие тайны высоких слоев воздуха. Академик В. Г. Фесенков еще более тридцати лет назад указал пути для для того чтобы изучения. В декабре 1915 года он сделал в Харькове последовательность наблюдений за яркостью сумерек, каковые вошли в историю как первый ход сумеречного способа изучения высоких слоев воздуха.
Но об этом способе вы уже понимаете из очерка доктора наук Б. П. Дзердзеевского, так что тут мы более не будем говорить о нем. Принципиально важно отметить лишь, что с того времени сумеречные способы изучения высоких слоев воздуха продолжают интенсивно разрабатываться в СССР (зарубежные ученые не освоили их). Посредством этих изучений удалось продемонстрировать, что в воздухе на высоте 40—50 километров имеется теплый слой с температурой до плюс 40—50 градусов. на данный момент физики и метеорологи — все согласны, что в воздухе на высоте 40—50 километров существует в действительности таковой теплый слой.