Таким было не всегда: почему наше небо голубое и изменится ли его цвет в будущем

По словам научного сотрудника Королевской обсерватории в Гринвиче в Великобритании Финна Берриджа, есть два главных фактора, которые делают небо голубым днем. Об этом сообщает BBC.

К теме Снег на самом деле не белый: почему мы его видим именно таким

Что делает небо голубым?

Прежде всего это Солнце. Обычный солнечный свет – белый, ведь содержит все цвета радуги: красные, желтые, зеленые и синие. Второй фактор – это состав атмосферы. В небе есть огромное количество мелких частиц, таких как азот, а также кислород и водяной пар, которые рассеивают свет во всех направлениях.

Синий свет имеет более короткую длину волны, чем большинство других цветов, и рассеивается сильнее, что делает небо синим. Этот процесс называется релеевским рассеиванием – в честь британского физика, который разработал эту теорию в 1870-х годах.

Во время восхода и захода Солнца свету приходится проходить сквозь значительно больший слой атмосферы, поскольку Солнце расположено ниже над горизонтом. Синий свет настолько рассеивается, что отклоняется от нас. Зато к глазам доходят красные и оранжевые оттенки, которые рассеиваются меньше, и именно они создают красивые цвета неба.

Какое небо на других планетах?

Берридж подчеркивает, что ярко-голубое небо Земли является уникальным в Солнечной системе.

Хотя считают, что некоторые планеты, например Юпитер, имеют тусклую голубую верхнюю атмосферу, подобную земной, она значительно менее насыщенна. Из-за большего расстояния от Солнца Юпитер получает лишь около 4% света, которое мы имеем на Земле, поэтому там нет такого сильного и красивого синего неба, как у нас,
– объясняет он.

Однако на некоторых планетах ситуация совсем другая. В частности, Марс имеет очень разреженную атмосферу, поэтому релеевское рассеивание происходит слабо. В то же время многочисленные пылевые частицы, которые больше молекул азота и кислорода в нашей атмосфере, рассеивают свет по-другому. Это называется миевским рассеиванием. Оно приводит к красному или желтоватому небу с синими закатами Солнца.

Цвет неба на планетах Солнечной системы / Инфографика BBC

Всегда ли небо было голубым?

В течение долгой истории Земли небо голубым было не всегда. А появился такой цвет относительно недавно.

Хотя невозможно точно знать, как выглядело небо в прошлом, ученые считают, что его цвет мог меняться в зависимости от состава атмосферы. Когда Земля сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад, ее поверхность была преимущественно расплавленной.

Согласно одной из теорий, ранняя атмосфера состояла преимущественно из газов, выделявшихся во время вулканических извержений и геологической активности. Речь идет об углекислом газе и азоте, а также небольшом количестве метана и почти полном отсутствии кислорода.

Со временем на Земле появилась жизнь в виде древних бактерий, которые добавили в атмосферу много метана. Свет, что взаимодействовал с метаном, превращал его в сложные органические соединения, образуя оранжевую дымку в небе, подобный смогу.

Однако примерно 2,4 миллиарда лет назад произошел большой перелом. Во время Великого кислородного события, когда ранние организмы – цианобактерии – начали использовать фотосинтез, превращая солнечный свет в энергию и выделяя большие объемы кислорода.

Кислород постепенно накапливался в атмосфере и в конце концов развеял метановую дымку. Когда же сформировалась современная атмосфера – небо приобрело голубой цвет.

Как менялось небо Земли в течение ее истории / Инфографика BBC

Останется ли оно голубым навсегда?

В краткосрочной перспективе голубое небо никуда не исчезнет. Хотя загрязнение, лесные пожары, вулканические извержения и пылевые бури могут временно менять цвет неба, но эти эффекты непродолжительны.

В частности, после мощного извержения индонезийского вулкана Кракатау в 1883 году наблюдали впечатляющие красные закаты Солнца, а также зеленые закаты и синие Луны. Это связывают с частицами сульфатов и пепла в атмосфере, которые по-другому рассеивали свет.

По словам, доцента метеорологии в Университете Рединга в Великобритании доктора Клэр Райдер, общий эффект аэрозолей – твердых или полутвердых частиц в воздухе – зависит от их размера.

Сильные цветовые эффекты, особенно во время заката Солнца, возникают, когда частицы имеют примерно одинаковый размер. Ведь тогда они усиливают рассеивание одинаково. Если же размеры частиц разные, каждая из них взаимодействует с различными длинами волн по-своему, создавая смесь цветов,
– отмечает она.

Если это происходит одновременно, может появиться беловатая или коричневатая дымка. Это иногда случается во время извержений, пылевых бурь или сильного загрязнения.

Частицы в воздухе, вызванные загрязнением, могут делать небо беловатым / Фото Pexels

Райдер добавляет: стоит задуматься, как изменение климата может повлиять на цвет неба в будущем. С повышением температуры в атмосфере будет больше водяного пара. И это может способствовать тому, что аэрозольные частицы будут поглощать влагу, увеличиваться и сильнее рассеивать свет, что будет создавать эффект белого неба.

Однако, с другой стороны, говорит ученая, если выбросы загрязнителей уменьшатся, небо может стать более голубым. Однако в астрономических масштабах времени эти изменения не будут иметь большого значения.

Сколько лет небо на Земле будет оставаться голубым?

Берридж считает, у нас есть по меньшей мере миллиард лет, прежде чем небо перестанет быть голубым. Ведь, чтобы цвет неба изменился надолго, нужны радикальные изменения состава атмосферы.

"Ничего такого не произойдет в ближайшее время, если только нам очень не повезет и в Землю не врежется гигантский метеорит. Но это маловероятно", – замечает он.

Ученый добавляет, что Солнце по мере старения постепенно будет становиться ярче. Примерно через миллиард лет оно будет излучать примерно на 10% больше света, чем сейчас. Это нагреет Землю, выведет углекислый газ из атмосферы и в конце концов начнет испарять наши океаны.

Возможно, в итоге высвободится большое количество кислорода. И на короткое время небо станет еще более насыщенно голубым. Но когда этот кислород исчезнет – небо станет белым, желтоватым, очень горячим, с атмосферой, похожей на Венеру.

Еще дальше в будущем – примерно через пять миллиардов лет – Солнце начнет исчерпывать топливо и расширится, превратившись в красного гиганта.