Interested Article - Небо

brigid
  • 2021-07-27
  • 1

См. также: Нёбо и Небеса
Ясное небо
Облачное небо на закате

Небо — пространство над поверхностью Земли или любого другого астрономического объекта . В общем случае — панорама, открывающаяся при взгляде с этого объекта в направлении космоса.

Земное небо

Вид земного неба зависит от времени суток, времени года и основной погоды. На нём часто видны облака и спутник Земли — Луна . Вид земного неба из самолёта, летящего над дождевыми облаками , может существенно отличаться от его вида в это время с земной поверхности.

Безоблачные дневные небеса окрашены в голубой цвет . Во время восхода и заката Солнца на небе появляются оттенки жёлтого , оранжевого и красного цветов, а изредка можно увидеть и зелёный луч .

Ночью голубой и синий цвет неба сменяется тёмно-синим, см. далее. Могут быть отчётливо видны Луна , звёзды , и прочие астрономические объекты . Звёздное небо — совокупность светил, видимых ночью или в сумерках на небесном своде.

Безоблачное дневное небо выглядит синим, потому что воздух , а точнее взвешенные частицы и флуктуации плотности в нём, рассеивают коротковолновый (синий) свет сильнее длинноволнового (красного). Благодаря этому, если посмотреть на участок небес вне солнца, мы увидим голубой цвет — результат смешения большого количества синего и фиолетового цвета и малого количества других цветов. Рассеянием света объясняется и красный цвет заката . Во время заката и рассвета световая волна проходит гораздо больший путь в атмосфере по касательной к земной поверхности, нежели днём по вертикали. Из-за этого большая часть синего и даже зелёного света уходит в стороны, в то время как прямой свет солнца, а также освещаемые им облака и небеса вблизи горизонта , окрашиваются в красные тона .

Рассеяние и поглощение — это главные причины затухания света в атмосфере. Рассеяние меняется как функция от отношения диаметра рассеивающей частицы к длине волны света. Когда это отношение меньше 1/10, возникает Рэлеевское рассеяние , при котором коэффициент рассеяния обратно пропорционален четвёртой степени длины волны. При больших значениях отношения диаметра частицы к длине волны рассеяние меняется согласно ; когда же это отношение больше 10, начинают работать законы геометрической оптики .

В представлениях древних , небо и земля (у древних греков — Уран и Гея , у древних египтян — Нут и Геб ) являлись прародителями богов и стихий.

Цвет и яркость неба

Яркость неба в зависимости от времени суток, высоты, направления, положения Солнца, влажности, содержания пыли и аэрозолей, подвержена значительным колебаниям. Яркость дневного неба на одной высоте, обусловленная только рассеянием света , может меняться почти на два порядка . Приведём некоторые значения яркости на уровне моря.

Яркость неба на уровне моря
Высота Видимая яркость Пояснение
☉ до 20 000 кд / м² Чистое небо у горизонта при высоте Солнца 30° и прозрачности атмосферы p = 0,80
10 000 кд/м² Дневное небо покрыто светлыми облаками
☉ 8120 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 60° и пониженной прозрачности атмосферы p = 0,64
☉ 5170 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 60° и средней прозрачности атмосферы p = 0,74
☉ 3080 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 30° и пониженной прозрачности атмосферы p = 0,64
☉ 2270 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 30° и средней прозрачности атмосферы p = 0,74
☉ 1490 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 30° и повышенной прозрачности атмосферы p = 0,83
☉ 790 кд / м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 10° и прозрачности атмосферы p = 0,80
☉ ок. 1 кд/м² Небо во время полного солнечного затмения ( затмение 2008 года )
ок. 0,005 кд/м² Небо в полнолуние
0,01—0,0001 кд/м² Ночное тёмно-синее небо
Небо Титана

С высотой яркость неба снижается, цвет его с поднятием смещается от голубого к синему , а затем к фиолетовому цвету . Это объясняется последовательностью рассеяния света толщей атмосферы по спектру от коротковолнового излучения к длинноволновому, то есть верхние слои атмосферы рассеивают невидимые УФ-лучи , пониже рассеиваются фиолетовые лучи, ещё ниже синие и затем голубые лучи . Если бы наша атмосфера была потолще, то безоблачное дневное небо могло быть белёсым с зеленоватым оттенком, ещё толще — жёлтым, оранжевым (как как на спутнике Сатурна Титане и на Венере , см. Внеземные небеса ) и красным. Эти оттенки можно видеть во время зари , как сказано выше.

Если небо покрыто облаками , тучами , дымкой , туманом и другими явлениями, то с высотой яркость в целом падает неравномерно, ступенчато, на отдельных участках может возрастать, например на выходе из тучи. Чистое небо уменьшает свою яркость более плавно, почти экспоненциально . До высот 100—110 км яркость падает примерно в 2 раза на 4—5 км , свыше 100 км снижение яркости замедляется и всё больше зависит от люминесцентного свечения атомов в ионосфере .

Известно, что бывавшие в стратосфере люди описывают небо как очень тёмное, почти космическое, с удивлением не обнаруживая на нём звёзд . Швейцарский учёный Огюст Пиккар в начале 1930-х годов рассчитывал увидеть звёзды уже при подъёме на 15—16 км . После полётов на стратостате FNRS-1 он сделал вывод, что крупные звёзды могут быть видны на высотах не менее 20—25 км . Но и эти высоты недостаточны. Проведённые позже измерения и расчёты показали, что реальная яркость дневного стратосферного неба соответствует довольно светлым ранним сумеркам и полному солнечному затмению , видимость первых звёзд невооружённым глазом сдвигается ближе к мезосфере . Но до сих пор в развлекательной литературе и в серьёзных источниках имеются утверждения о полноценном ночном небе днём на высотах 20—30 км с возможностью ориентироваться там по звёздам .

«Космическое» небо с самолёта

обусловлена резким контрастом его с Солнцем, небом у горизонта и освещёнными поверхностями шара с кабиной , а также пониженной чувствительностью человеческих глаз к синему и фиолетовому свету в дневных условиях . Сложности полёта и кислородное голодание могут ещё понизить восприимчивость глаз к свету. В сумерках же чувствительность к синему свету увеличивается ( эффект Пуркинье ) и у человека есть много времени привыкнуть к снижению освещённости и увидеть цвет неба.

Подобный эффект тёмного неба и кажущейся близости космоса можно наблюдать и сфотографировать на самолёте, в горах, а иногда и на уровне моря при высокой прозрачности воздуха, когда синий цвет неба «забивается» очень ярким отражённым свечением облаков, заснеженных горных склонов и застеклённых зданий.

«Голубое небо» с борта космического корабля — засветка солнцем мутного стекла иллюминатора

В начале 1950-х годов существовало обратное преувеличение яркости высотного неба из-за несовершенных ракет с измерительными приборами и отсутствия возможности опровергнуть это прямыми наблюдениями. Тогда считалось, что после 35—40 км яркость неба перестаёт снижаться и до 135 км составляет 1—3% от наземной или примерно в 10 тысяч раз больше ночного фона, что объяснялось мощным дневным люминесцентным свечением верхних слоёв атмосферы . В дальнейшем это не подтвердилось .

В следующей таблице приведены убывающие с высотой средние значения яркости безоблачного неба в зените при положении Солнца 30—35 градусов над горизонтом. Показано сравнение вида неба с сумерками , которое имеет место в научной литературе. В сумерки Солнце погружается на определённый угол за горизонт, небо как при взлёте темнеет и постепенно появляются всё менее яркие звёзды. Однако надо заметить, что даже в хороших условиях наблюдения в сумерки люди чётко видят звёзды с отставанием на 1,5 звёздные величины от указанной пороговой . А в условиях заатмосферного полёта, когда сильный солнечный свет и освещённая поверхность вызывают сокращение зрачков и не дают глазам переключиться на ночное зрение , дневная видимость звёзд даже на космических высотах и на Луне очень ограничена .

В дополнение указаны некоторые явления, которые своей яркостью могут помешать наблюдать звёзды не только в стратосфере, но и в мезосфере , и за линией Кармана .

Яркость безоблачного неба в зените на различных высотах при положении Солнца 30—35° над горизонтом
Высота Наземные сумерки и пороговая звёздная величина Видимая яркость Примечания, факты и субъективные впечатления
150 км от 0,000003 кд / м²
150—160 км — небо становится чёрным : яркость приближается к минимальной различаемой глазом яркости 1⋅10 -6 кд/м² .
140 км ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ Полярные сияния на высоте 90—400 км имеют яркость до 1 кд/м²
130 км от 0,000005 кд/м²
120 км от 0,00001 кд/м² Свыше 100 км дневная видимость звёзд равнозначна ночной .
110 км от 0,00003 кд/м² Фоновая яркость Млечного Пути около 0,0004 кд/м²
100 км Airglow –15° 5,6 зв. вел. 0,00044 кд/м² при
высоте ☉ 35° 		Тёмно-буро-фиолетовый цвет, яркость приближается к ночной 0,01—0,0001 кд/м² Максимум собственного свечения атмосферы .
90 км –11° 5,0 зв. вел. 0,0025 кд/м² ☉ 35° Небо как в лунную ночь , когда у него яркость около 0,005 кд/м²
80 км NLC –9° 4,5 зв. вел. 0,015 кд/м² ☉ 35° Летом могут быть серебристые облака с яркостью до 1—3 кд/м²
70 км –7° 3,8 зв. вел. 0,086 кд/м² ☉ 35° Видны два десятка звёзд до 2-й звёздной величины
60 км –6° 3,2 зв. вел. 0,323 кд/м² ☉ 35° Небо в зените соответствует окончанию гражданских сумерек .
50 км –5° 2,6 зв. вел. 1,4 кд/м² ☉ 35° Видны планеты и звёзды до 1-й звёздной величины
40 км –4° 1,9 зв. вел. 4,74 кд/м² ☉ 35° Небо как в начале синего часа . Яркость снега в полнолуние 5 кд/м²
30 км –3° 1,1 зв. вел. 18,3 ; 20 кд/м² или
1/120 наземной 		Пурпурно -чёрный цвет . В северном полушарии невооружённым глазом ни одной звезды не видно, иногда могут быть видны самые яркие планеты ( Венера , Марс , Юпитер , очень редко Сатурн )
25 км 40 кд/м² ☉ 30° Максимальная высота перламутровых облаков 25—27 км.
22 км Цвет тёмно-синего сукна при свете кварцевой и обычной ламп
21 км Перламутровые облака Чёрно-фиолетово-серый, чёрно-серый цвет. Звёзд не видно
20 км Тёмносине-фиолетовый, чёрно-фиолетово-серый цвет
19 км 74,3 кд/м² ☉ 30° Тёмнофиолетовый тёмный, чёрно-фиолетово-серый цвет
18 км –2° –0,3зв.вел. 100 кд/м² ☉ 30° Покрытый чернилами чёрный бархат ; небо как в солнечное затмение
17 км Тёмно-фиолетовый ; тёмно-тёмно-фиолетовый цвет
16 км Тёмнолиловый , тёмно-тёмно-фиолетовый, аспидно-серый цвет
15 км Тёмно-синий, фиолетовый, почти чёрный ; чёрносиний цвет
14 км Тёмно-синий ; чёрносиний цвет
13 км Тёмнофиолетовый цвет
12 км –1° 280 кд/м² (11,6 км) Тёмно-синий цвет
11 км Тёмно-синий цвет
10 км Перистые облака 392 кд/м² (10,4 км) Выше 10—15 км небо становится тёмнофиолетовым
9 км Тёмно-синий цвет
8 км 0° 441 кд/м² (8,4 км) Тёмно-синий цвет . Может быть видна Венера
7 км Яркость падает почти экспоненциально в 2 раза на 4—5 км
6 км 770 кд/м² (5,5 км) После 5 км в воздухе мало водяных паров .
5 км Сине-голубое небо .
4 км Сине-голубое небо
3 км +5° св. 1000 кд/м² Интенсивность свечения неба примерно в 2 раза меньше наземной
2 км Кучевые облака
1 км ☾ Яркость Луны при взгляде с поверхности 2500 кд/м²
0 км +30° 2230 кд / м² Яркость зенита при средней прозрачности и высоте Солнца 30° .
Высота Наземные сумерки Яркость Примечание
Примечания
  1. ↑ Градус погружения Солнца за горизонт при соответствующих по яркости неба сумерках .
    Пороговая звёздная величина — минимально возможная различаемая невооружённым глазом звёздная величина после длительной адаптации к темноте.

Фотогалерея

См. также

Примечания

  1. ↑ Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964,vol. 3, N 10, p. 1135—1138.
  2. ↑ Микиров, А.Е., Смеркалов, В.А. Исследование рассеянного излучения верхней атмосферы Земли. — Л. : Гидрометеоиздат, 1981. — С. 146. — 208 с.
  3. Пясковская-Фесенкова Е.В. Исследование рассеяния света в земной атмосфере / В.В.Сытин. — М. : Изд-во Акад. наук СССР, 1957. — С. 67, 71. — 219 с.
  4. ↑ Енохович А.С. Справочник по физике.—2-е изд. / под ред. акад. И.К.Кикоина. — М. : Просвещение, 1990. — С. 213. — 384 с.
  5. ↑ Смеркалов В. А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н. Е. Вып. 986, 1962. — С. 49
  6. Пясковская-Фесенкова Е.В. Исследование рассеяния света в земной атмосфере / В.В.Сытин. — М. : Изд-во Акад. наук СССР, 1957. — С. 75, 81. — 219 с.
  7. . Дата обращения: 1 мая 2022. 30 сентября 2018 года.
  8. ↑ Tousey R., Koomen M.J. The Visibility of Stars and Planets During Twilight // Journal of the Optical Society of America, Vol. 43, N 3, 1953, pp 177—183
  9. Енохович А.С. Справочник по физике.—2-е изд. / под ред. акад. И.К.Кикоина. — М. : Просвещение, 1990. — С. 213. — 384 с.
  10. ↑ Смеркалов В.А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н.Е. Вып. 986, 1962. — С. 25
  11. ↑ H.A. Miley, E.H. Cullington, J.F. Bedinger Day‐sky brightness measured by rocketborne photoelectric photometers // Eos, Transactions American Geophysical Union, 1953, Vol. 34, 680–694
  12. ↑ Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, N 10, p. 1135—1138
  13. Микиров, А.Е., Смеркалов, В.А. Исследование рассеянного излучения верхней атмосферы Земли. — Л. : Гидрометеоиздат, 1981. — С. 5. — 208 с.
  14. ↑ Томсон К. Полёт стратостата "ОАХ" // Техника — молодёжи. №3, 1934. — С. 17—23
  15. ↑ Стивенс А.У. Полёт в стратосферу. Пер. с англ. / В.В.Сытин. — М. — Л. : ОНТИ, 1936. — С. 101. — 106 с.
  16. ↑ Стивенс А. Два полёта американских стратостатов. Пер. с англ. / инж. Б.Н.Воробьёв. — М. : Ц.С. Союза Осоавиахим СССР, 1937. — С. 111. — 120 с.
  17. Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 244
  18. Пикар А. Над облаками. — М. — Л. : ОНТИ, 1935. — С. 111. — 184 с.
  19. Широкорад А. Крылатые ракеты подводных лодок // Авиация и космонавтика, № 10, 1995. — С. 45
  20. ↑ Кастров В. Рассеяние света и проблема стратосферы // Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 169—175, 255.
  21. Стивенс А.У. Полёт в стратосферу. Пер. с англ. / В.В.Сытин. — М. — Л. : ОНТИ, 1936. — С. 38. — 106 с.
  22. Забелина И.А. Расчёт видимости звёзд и далёких огней. — Л. : Машиностроение, 1978. — С. 31, 39, 40. — 184 с.
  23. Ракетные исследования верхней атмосферы. — М. , 1957. — С. 19, 21 - 28.
  24. . Дата обращения: 15 октября 2017. 3 февраля 2017 года.
  25. Бургесс З. . — М. : Издательство иностранной литературы, 1957. — С. 172. 1 июля 2017 года.
  26. Ракетные исследования верхней атмосферы. — М. , 1957. — С. 7.
  27. Микиров, А.Е., Смеркалов, В.А. Исследование рассеянного излучения верхней атмосферы Земли. — Л. : Гидрометеоиздат, 1981. — С. 144. — 208 с.
  28. ↑ Koomen M.J. Visibility of Stars at High Altitude in Daylight // Journal of the Optical Society of America, Vol. 49, N 6, 1959, pp 626—629
  29. . Дата обращения: 15 октября 2017. 12 октября 2017 года.
  30. Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, N 10, p. 1135—1138.
  31. Бургесс З. . — М. : Издательство иностранной литературы, 1957. 1 июля 2017 года.
  32. . United States Army. Дата обращения: 24 апреля 2012. 2 сентября 2016 года.
  33. Исаев С.И. Пудовкин М.И. Полярные сияния и процессы в магнитосфере Земли / под ред. акад. И.К.Кикоина. — Л. : Наука, 1972. — 244 с. — ISBN 5-7325-0164-9 .
  34. Забелина И.А. Расчёт видимости звёзд и далёких огней. — Л. : Машиностроение, 1978. — С. 66. — 184 с.
  35. ↑ Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964,vol. 3, N 10, p. 1135—1138
  36. Забелина И.А. Расчёт видимости звёзд и далёких огней. — Л. : Машиностроение, 1978. — С. 76. — 184 с.
  37. ↑ Смеркалов В.А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н.Е. Вып. 986, 1962. — С. 25, 49
  38. Физическая энциклопедия / А.М.Прохоров. — М. : Сов.энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 139. — 704 с.
  39. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л. Источники и приемники излучения / под ред. акад. И.К.Кикоина. — СПб. : Политехника, 1991. — 240 с. — ISBN 5-7325-0164-9 .
  40. Grimes, William (April 17, 2010). от 12 апреля 2019 на Wayback Machine . The New York Times .
  41. от 15 октября 2017 на Wayback Machine . Old Life Magazines. Retrieved January 14, 2014.
  42. ↑ Виленчик М.М., Дёмина Л.И. Измерение цвета неба со стратостата // Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 231—237
  43. Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 245
  44. Курс астрофизики и звёздной астрономии / А.А.Михайлов. — М. : Наука, 1974. — Т. 1.
  45. Стивенс А. Два полёта американских стратостатов. Пер. с англ. / инж. Б.Н.Воробьёв. — М. : Ц.С. Союза Осоавиахим СССР, 1937. — С. 111. — 34 с.
  46. . Дата обращения: 5 апреля 2017. 6 мая 2012 года.
  47. ↑ Пикар А. Над облаками. — М. — Л. : ОНТИ, 1935. — С. 111, 126, 156. — 184 с.
  48. ↑ Koomen M.J., Lock C., Packer D.M., Scolnik R., Tousey R. and Hulbert E.O. Measurement of the Brightness of the Twilight Sky// Journal of the Optical Society of America, Vol. 42, N 5, 1952, pp 355
  49. ↑ Смеркалов В.А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н.Е. Вып. 986, 1962. — С. 53
  50. ↑ Смеркалов В.А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н.Е. Вып. 986, 1962. — С. 49
  51. Большая Советская энциклопедия. 2-е издание. — М. : Сов. энциклопедия, 1953. — Т. 3. — С. 380.
  52. Смеркалов В.А. Спектральная яркость дневного неба на различных высотах// Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н.Е. Вып.871, 1961. — С. 44
  53. ↑ Гонтарук Т.И. Я познаю мир: Дет. энцикл.: Космос. — М. : АСТ, 1996. — С. 19. — 448 с. — ISBN 5-88196-354-7 .

Литература

  • Забелина И. А. Расчёт видимости звёзд и далёких огней. — Л. : Машиностроение, 1978. — 184 с.
  • Микиров, А. Е., Смеркалов, В. А. Исследование рассеянного излучения верхней атмосферы Земли. — Л. : Гидрометеоиздат, 1981. — 208 с.
  • Пикар А. Над облаками. — М. — Л. : ОНТИ, 1935. — 184 с.
  • Пясковская-Фесенкова Е. В. Исследование рассеяния света в земной атмосфере / В. В. Сытин . — М. : Издательство Академии наук СССР, 1957. — 219 с.
  • Смеркалов В. А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н. Е.. — 1962. — Вып. 986 .
  • Стивенс А. У. Полёт в стратосферу / В. В. Сытин . — М. — Л. : ОНТИ, 1936. — 106 с.
  • Стивенс А. Два полёта американских стратостатов / Б. Н. Воробьёв . — М. : Ц.С. Союза Осоавиахим СССР, 1937. — 120 с.
  • Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. — Л.-М, 1935.

Ссылки

Источник —

brigid
  • 2021-07-27
  • 1
  • Tags:

Same as Небо

The title for the last searches