Почему небо голубое?

Почему днем мы не видим светящиеся звезды? Очевидно, днем звезды никто не выключает и свет от них также доходит до поверхности земли, как и ночью. И мы не видим света звезд по той причине, что он теряется на фоне более яркого (светлого) неба. Но небо не светит само по себе. По сути, свет, пришедший к наблюдателю от различных участков дневного неба, - это тот же солнечный свет. Земная атмосфера не излучает свет сама. Она рассеивает свет, пришедший от Солнца.

Свет, приходящий от Солнца, содержит лучи различной длины волны, что в зрительном восприятии соответствует различным цветам. Смесь лучей разного цвета и дает "белый" свет. Это мы знаем еще со времен опытов Ньютона, который с помощью стеклянной призмы разложил солнечный свет в спектр. Красный свет является более длинноволновым, синий - коротковолновый. Отношение длины волны красного света к длине волны синего (разные концы видимого спектра) составляет около 1,68.

Свет определенной длины волны представляет собой электромагнитную волну, которая может воздействовать на электрические заряды. Молекулы же воздуха (азот, кислород и др.) можно рассматривать как системы электрических зарядов. Электрон внешней оболочки (отрицательный заряд) и остальная молекула (положительный ион) - эта система может рассматриваться как электрический диполь. Хотя такая система в существенных своих свойствах является квантовой, здесь, как и во многих подобных задачах, вполне срабатывают классические представления. Когда размеры диполя существенно меньше длины волны (в нашем случае это так) мощность излучения диполя обратно пропорциональна четвертой степени длины волны.

Падающая волна раскачивает диполь на своей частоте. Он забирает часть энергии падающей волны и переизлучает ее на той же частоте в произвольном направлении. Это и есть механизм рассеяния света на молекулах воздуха. Как сказано выше, интенсивность излучения обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. Учитывая отношение длин волн для красного и синего концов спектра, получим, что синий свет рассеивается в 8 раз интенсивнее красного. Это преобладание синего (рассеянного) света мы и наблюдаем, глядя солнечным днем на небо.