Начнем вот с чего: любой свет можно представить себе как поток частиц. Эти частицы имеют свое название - фотоны.
Эти частицы бывают разные, и их различие приводит к тому, что свет может иметь окраску: например, определенные фотоны мы видим как красные, другие - как синие, третьи, как желтые, и так далее.
В свете могут содержаться разные фотоны. Например, белый свет содержит все возможные различные фотоны - примерно такой свет исходит от Солнца (если попробовать взглянуть на него - оно почти белое).
Все, что вокруг Солнца (космическое пространство) вообще-то само не окрашено, и если бы у Земли не было своего воздуха, мы бы видели а небе просто белое солнечное пятно на черном фоне. Именно так оно и выглядит на тех планетах, где воздуха нет.
Воздух сам состоит из очень маленьких частичек. Они называются молекулы. Они сильно отличаются от тех частичек, из которых состоит свет: они намного больше и тяжелее, поэтому фотоны рассеиваются на них. Это значит, что они (как мелкие шарики от более крупного и тяжелого) фактически отскакивают от молекул, причем, оказывается, фотоны, несущие синий свет, рассеиваются лучше и сильнее всего. И мы с вами, стоя на земле, видим те самые рассеянные (то есть отскочившие) фотоны, а раз так, то небо кажется нам синим.
Кстати, именно поэтому и туман, и дым нам чаще всего кажутся синими или голубоватыми: мы тоже видим фотоны, рассеявшиеся на маленьких частичках тумана или дыма, а значит вновь мы увидим именно синий оттенок :)
Здесь важны три фактора. Во-первых, то, что разные цвета по-разному рассеиваются в атмосфере. И коротковолновые (синие) рассеиваются значительно сильнее чем красные. В итоге рассеяный в атмосфере солнечный свет имеет преимущественно синий цвет, что мы и видим на небе.
Можно спросить, а почему-же тогда небо не фиолетовое? Дело в том, что солнечный спектр не постоянный, а имеет максимум в районе зеленого, и резко спадает у фиолетового и после красного
Чувствительность нашего глаза тоже ограничена от фиолетового до красного и имеет максимум около зелёного.
В итоге, более эффективное рассеяние коротких волн в атмосфере, вместе с особенностями спектра излучения солнца и чувствительности нашего глаза приводит к тому, что мы видим небо голубого цвета!
Здесь важны три фактора. Во-первых, то, что разные цвета по-разному рассеиваются в атмосфере. И коротковолновые (синие) рассеиваются значительно сильнее чем красные. В итоге рассеяный в атмосфере солнечный свет имеет преимущественно синий цвет, что мы и видим на небе.
Можно спросить, а почему-же тогда небо не фиолетовое? Дело в том, что солнечный спектр не постоянный, а имеет максимум в районе зеленого, и резко спадает у фиолетового и после красного
Чувствительность нашего глаза тоже ограничена от фиолетового до красного и имеет максимум около зелёного.
В итоге, более эффективное рассеяние коротких волн в атмосфере, вместе с особенностями спектра излучения солнца и чувствительности нашего глаза приводит к тому, что мы видим небо голубого цвета!
Солнечный луч включает семь оттенков: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый, как радуга. Все лучи проникают к Земле сквозь плотный воздушный слой, как будто через решето. Каждый лучик начинает разбрызгиваться на составляющие части, но голубой цвет сохраняется, поскольку является самым стойким. Именно поэтому мы видим голубое небо.
Это объясняется Рэлеевским рассеянием солнечного света на неоднородностях атмосферы. Из полученной Рэлеем формулы, эффективная площадь сечения пропорционально четвертой степени частоты падающего излучения, а значит обратно пропорциональна четвертой степени длины волны излучения. Солнечный свет - это практически сплошной спектр. Т.е. в нем есть все длины волн.
Из формулы следует, что лучи с длиной волны, соответствующей синему и фиолетовым цветам, составляющие спектр, рассеиваются сильнее, чем лучи с длиной волны, соответствующей красному и оранжевому цвету.
Глаз видит все рассеиваемые волны — от красного (длинноволнового), до фиолетового (коротковолнового). На фиолетовом коротковолновом краю оптического спектра идёт нарастание. Поэтому интегральная картинка воспринимается глазом как голубой цвет, отодвинутая от фиолетового края, но тяготеющая именно к этой стороне спектра.
Еще есть особенность. В человеческом глазу есть недостаток колбочек, которые воспринимают фиолетовый цвет. Поэтому мы видим небо именно голубым. Некоторые животные и насекомые (например стрекозы) видят небо более фиолетовым из-за того, что их глаза обладают более чувствительными рецепторами.
На закате же вблизи Солнца наблюдаются иные явления. Если в точке неба, вдалеке от Солнца наблюдатель видит всё тот же голубой цвет, то вблизи с Солнцем — красный. Дело в том, что в любой точке неба вдалеке от Солнца, наблюдатель по прежнему видит рассеянный, то есть коротковолновый (интегральный голубой) свет. А на малых углах рассеяния, где больше прямых лучей Солнца, до наблюдателя гораздо больше доходит длинноволновый, то есть красный цвет. Это объясняется тем, что по сравнению с положением Солнца в кульминации, свет проходит в несколько раз большую толщу атмосферы и от фиолетового света не остаётся практически ничего — он рассеивается многократно в другие стороны. И интегральная картинка смещается к красному краю спектра.
Солнечный свет состоит из разных цветов, которые когда светят вместе дают в итоге белый свет.
Интересный факт: чтобы человек увидел белый цвет достаточно посветить тремя цветами - красным, зелёным и синим. Возьмите увеличительное стекло и рассмотрите экран телевизора, планшета или смартфона - и вы увидите на каждый маленький квадратик (пиксель) по три "лампочки" - красную, зелёную и синюю. Когда они светятся все вместе с одинаковой яркостью получается белый.
Когда солнечный свет проходит через толщу воздуха, то он рассеивается об частицы воздуха. Чтобы проще представить - представьте что свет это куча частиц, как бы разноцветных шариков, которые летят от солнца. Шарики могут отскакивать от разных предметов и долетать до глаз. Какого цвета шарики долетели - такой цвет мы и видим.
Так вот синие шарики лучше всего отскакивают от частиц воздуха и меняют своё направление, зелёные лучше пролетают через воздух, а красные пролетают через воздух насквозь прямо лучше всех.
Представим теперь луч солнца, который проходит в небе у нас над головой. Красные шарики от него летят прямо (почти все), зелёные шарики тоже пролетают почти все прямо, но сколько-то отскакивает в разные стороны в каждом месте луча. А вот синих шариков в каждом месте луча отскакивает в разные стороны больше всего. Получается что если бы мы видели отдельно этот луч солнца, то мы бы видели светло-синюю ниточку через всё небо.
Но солнце светит в каждую точку неба, поэтому мы видим много-много светло-синих ниточек, которые сливаются в одну ткань голубого неба.
Интересный факт: на самом деле солнце белого цвета. Просто когда синие шарики по пути теряются, то остаётся жёлтый цвет. На закате, когда луч от солнца проходит наибольшее расстояние до нас через воздух, уже заметно что теряются и синие и зелёные шарики и мы видим солнце красным.
Если есть дача, то пример максимально наглядный. Возьмите шланг. Подключите к крану. Дождитесь солнечной погоды. Когда дождетесь - выйдете с ребенком и шлангом на улицу, и пустите воду под напором по шлангу, параллельно зажимая отверстие большим пальцем. В получившихся брызгах ребенок на свету увидит радугу и поверит в магию. А у вас будет возможность наглядно рассказать, как свет, преломляясь о мельчайшие капельки воды (которые есть и в атмосфере у нас над головой), принимает определенные цвета. Например голубой.