Русская Википедия:Небо

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Другие значения Шаблон:Seealso

Файл:Blue sky, white-gray clouds.JPG
Ясное небо
Файл:Sunset02.jpg
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 теории Ми; 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[1][2]. 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[3]
10 000 кд/м² Дневное небо покрыто светлыми облаками[4]
☉ 8120 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 60° и пониженной прозрачности атмосферы p = 0,64[5]
☉ 5170 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 60° и средней прозрачности атмосферы p = 0,74[5]
☉ 3080 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 30° и пониженной прозрачности атмосферы p = 0,64[5]
☉ 2270 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 30° и средней прозрачности атмосферы p = 0,74[5]
☉ 1490 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 30° и повышенной прозрачности атмосферы p = 0,83[5]
☉ 790 кд/м² Чистое небо в зените при высоте ☉ 10° и прозрачности атмосферы p = 0,80[6]
☉ ок. 1 кд/м² Небо во время полного солнечного затмения (затмение 2008 года)[7]
Файл:Moon farside LRO color mosaic.png ок. 0,005 кд/м² Небо в полнолуние[8]
Файл:PIA19832-StarHD219134-Location-20150730.jpg 0,01—0,0001 кд/м² Ночное тёмно-синее небо[5][9]
Файл:Huygens surface and sky of Titan.jpg
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[10]. 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[11]. До высот 100—110 км яркость падает примерно в 2 раза на 4—5 км[12], свыше 100 км снижение яркости замедляется и всё больше зависит от люминесцентного свечения атомов в ионосфере[13].

Известно, что бывавшие в стратосфере люди описывают небо как очень тёмное, почти космическое, с удивлением не обнаруживая на нём звёзд[14][15][16]. Швейцарский учёный Огюст Пиккар в начале 1930-х годов рассчитывал увидеть звёзды уже при подъёме на 15—16 км[17]. После полётов на стратостате FNRS-1 он сделал вывод, что крупные звёзды могут быть видны на высотах не менее 20—25 км[18]. 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[19].

Файл:Skyshot.jpg
«Космическое» небо с самолёта

Наблюдаемая и фотографируемая темнота зенита в стратосфере обусловлена резким контрастом его с Солнцем, небом у горизонта и освещёнными поверхностями шара с кабиной[20][21], 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)[22] 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.

Файл:View from Gemini 10.jpg
«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[11][23][24][25]. В дальнейшем это не подтвердилось[26][27].

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[28]. 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[29].

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[# 1] Видимая яркость Примечания, факты и субъективные впечатления
150 км Файл:Comet-C2013A1-SidingSpring-NearMars-Hubble-20141019.jpg от 0,000003 кд/м²
[30][2] 		150—160 км — небо становится чёрным[31][32]: яркость приближается к минимальной различаемой глазом яркости 1Шаблон:E кд/м²[4].
140 км ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ Полярные сияния на высоте 90—400 км имеют яркость до 1 кд/м²[33][34]
130 км Файл:Big dipper.triddle.jpg от 0,000005 кд/м²[35]
120 км от 0,00001 кд/м²[35] Свыше 100 км дневная видимость звёзд равнозначна ночной[28].
110 км от 0,00003 кд/м²[35] Фоновая яркость Млечного Пути около 0,0004 кд/м²[36]
100 км Airglow –15° 5,6 зв. вел. 0,00044 кд/м² при
высоте ☉ 35°[28] 		Тёмно-буро-фиолетовый цвет, яркость приближается к ночной 0,01—0,0001 кд/м²[1][37] Максимум собственного свечения атмосферы[38].
90 км –11° 5,0 зв. вел. 0,0025 кд/м² ☉ 35°[28] Небо как в лунную ночь, когда у него яркость около 0,005 кд/м²[8]
80 км NLC   –9° 4,5 зв. вел. 0,015 кд/м² ☉ 35°[28] Летом могут быть серебристые облака с яркостью до 1—3 кд/м²[39]
70 км –7° 3,8 зв. вел. 0,086 кд/м² ☉ 35°[28] Видны два десятка звёзд до 2-й звёздной величины[8]
60 км –6° 3,2 зв. вел. 0,323 кд/м² ☉ 35°[28] Небо в зените соответствует окончанию гражданских сумерек.
50 км –5° 2,6 зв. вел. 1,4 кд/м² ☉ 35°[28] Видны планеты и звёзды до 1-й звёздной величины[8]
40 км –4° 1,9 зв. вел. 4,74 кд/м² ☉ 35°[28] Небо как в начале синего часа. Яркость снега в полнолуние 5 кд/м²[4]
30 км –3° 1,1 зв. вел. 18,3[28]; 20 кд/м² или
1/120 наземной[37] 		Пурпурно-чёрный цвет[40][41]. В северном полушарии невооружённым глазом ни одной звезды не видно, иногда могут быть видны самые яркие планеты (Венера, Марс, Юпитер, очень редко Сатурн)[28]
25 км 40 кд/м² ☉ 30°[10] Максимальная высота перламутровых облаков 25—27 км.
22 км Цвет тёмно-синего сукна при свете кварцевой и обычной ламп[15][16]
21 км Перламутровые облака Чёрно-фиолетово-серый, чёрно-серый цвет. Звёзд не видно[42][14][43]
20 км Тёмносине-фиолетовый, чёрно-фиолетово-серый цвет[42][14]
19 км 74,3 кд/м² ☉ 30°[20] Тёмнофиолетовый тёмный, чёрно-фиолетово-серый цвет[42]
18 км –2°[28]–0,3зв.вел. [44] 100 кд/м²☉30°[10] Покрытый чернилами чёрный бархат; небо как в солнечное затмение[45]
17 км Тёмно-фиолетовый[46]; тёмно-тёмно-фиолетовый цвет[42][14]
16 км Тёмнолиловый[47], тёмно-тёмно-фиолетовый, аспидно-серый цвет[42][14]
15 км Тёмно-синий, фиолетовый, почти чёрный[47]; чёрносиний цвет[14]
14 км Тёмно-синий[47]; чёрносиний цвет[14]
13 км Тёмнофиолетовый цвет[42][14]
12 км –1°[48] 280 кд/м² (11,6 км)[49] Тёмно-синий цвет[42]
11 км Тёмно-синий цвет[42][14]
10 км Перистые облака 392 кд/м² (10,4 км)[50] Выше 10—15 км небо становится тёмнофиолетовым[51]
9 км Тёмно-синий цвет[42][14]
8 км 0°[48] 441 кд/м² (8,4 км)[49] Тёмно-синий цвет[42][14]. Может быть видна Венера[28]
7 км Яркость падает почти экспоненциально в 2 раза на 4—5 км[11][12]
6 км 770 кд/м² (5,5 км)[50] После 5 км в воздухе мало водяных паров[52].
5 км Сине-голубое небо[53].
4 км Сине-голубое небо[53]
3 км +5°[48] св. 1000 кд/м²[10] Интенсивность свечения неба примерно в 2 раза меньше наземной[11]
2 км Кучевые облака
1 км ☾ Яркость Луны при взгляде с поверхности 2500 кд/м²[4]
0 км +30°  2230 кд/м² Яркость зенита при средней прозрачности и высоте Солнца 30°[50].
Высота Наземные сумерки[# 1] Яркость Примечание
Примечания

Шаблон:Примечания

Фотогалерея

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Ссылки

Шаблон:ВС

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ 1,0 1,1 Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964,vol. 3, N 10, p. 1135—1138.
  2. ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Книга
  3. ↑ Шаблон:Книга
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Шаблон:Книга
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 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. ↑ Шаблон:Книга
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 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. ↑ Шаблон:Книга
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 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. ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 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. ↑ 12,0 12,1 Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, N 10, p. 1135—1138
  13. ↑ Шаблон:Книга
  14. ↑ 14,00 14,01 14,02 14,03 14,04 14,05 14,06 14,07 14,08 14,09 14,10 Томсон К. Полёт стратостата "ОАХ" // Техника — молодёжи. №3, 1934. — С. 17—23
  15. ↑ 15,0 15,1 Шаблон:Книга
  16. ↑ 16,0 16,1 Шаблон:Книга
  17. ↑ Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 244
  18. ↑ Шаблон:Книга
  19. ↑ Широкорад А. Крылатые ракеты подводных лодок // Авиация и космонавтика, № 10, 1995. — С. 45
  20. ↑ 20,0 20,1 Кастров В. Рассеяние света и проблема стратосферы // Труды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 169—175, 255.
  21. ↑ Шаблон:Книга
  22. ↑ Шаблон:Книга
  23. ↑ Шаблон:Книга
  24. ↑ Шаблон:Cite web
  25. ↑ Шаблон:Книга
  26. ↑ Шаблон:Книга
  27. ↑ Шаблон:Книга
  28. ↑ 28,00 28,01 28,02 28,03 28,04 28,05 28,06 28,07 28,08 28,09 28,10 28,11 28,12 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. ↑ Шаблон:Cite web
  30. ↑ Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, N 10, p. 1135—1138.
  31. ↑ Шаблон:Книга
  32. ↑ Шаблон:Cite web
  33. ↑ Шаблон:Книга
  34. ↑ Шаблон:Книга
  35. ↑ 35,0 35,1 35,2 Hughes J.V., Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964,vol. 3, N 10, p. 1135—1138
  36. ↑ Шаблон:Книга
  37. ↑ 37,0 37,1 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. ↑ Шаблон:Книга
  39. ↑ Шаблон:Книга
  40. ↑ Grimes, William (April 17, 2010). "David Simons, Who Flew High on Eve of Space Age, Dies at 87" Шаблон:Wayback. The New York Times.
  41. ↑ "Life Magazine, September 2, 1957 - Altitude record: 2nd Quality Шаблон:Wayback. Old Life Magazines. Retrieved January 14, 2014.
  42. ↑ 42,0 42,1 42,2 42,3 42,4 42,5 42,6 42,7 42,8 42,9 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. ↑ Шаблон:Книга
  45. ↑ Шаблон:Книга
  46. ↑ Шаблон:Cite web
  47. ↑ 47,0 47,1 47,2 Шаблон:Книга
  48. ↑ 48,0 48,1 48,2 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. ↑ 49,0 49,1 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. ↑ 50,0 50,1 50,2 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. ↑ Шаблон:Книга
  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. ↑ 53,0 53,1 Шаблон:Книга


Ошибка цитирования Для существующих тегов <ref> группы «#» не найдено соответствующего тега <references group="#"/>

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Небо&oldid=10451686