Toluwalogo Niji-Olawepo
Представьте себе обычное утро, и вы находитесь в Антарктиде. Ваши глаза смотрят на небо, и его синева настолько яркая, что кажется, будто оно наэлектризовано. Воздух настолько чистый, что вы почти можете почувствовать его вкус. Теперь представьте пыльную бурю над Гималаями: вы щуритесь, пытаясь уловить хотя бы намек на эту чистую синеву, но видите лишь размытое белое пятно. Почему небо в одних частях света синее, чем в других?
Цвет неба всегда вызывал восхищение, и еще легче было его игнорировать. Но ученые обнаружили, что он гораздо важнее, чем мы когда-либо предполагали. Это видимое свидетельство того, что находится в воздухе вокруг нас.
Голубой цвет неба — результат удивительного явления, которое ученые называют рэлеевским рассеянием. При этом электроны в молекулах воздуха, таких как азот и кислород, подвергаются воздействию колеблющегося электрического поля света, проходящего через атмосферу.
Эти колеблющиеся электроны сами переизлучают свет во всех направлениях — чем быстрее они ускоряются под воздействием солнечного света, тем больше света они излучают. А поскольку более короткие волны колеблются на более высоких частотах, заставляя электроны ускоряться быстрее, фиолетовый и синий цвета, как правило, наиболее ярко выделяются.
Почему же тогда небо не фиолетовое? Ну, технически, оно фиолетовое. Фиолетовый цвет имеет еще более короткую длину волны, чем синий, и поэтому рассеивается сильнее, но часть его поглощается в верхних слоях атмосферы. Кроме того, человеческий глаз более чувствителен к синему цвету, поэтому для нас небо кажется синим (вернее, голубым).
Однако, когда воздух, так сказать, «тяжелый» из-за более крупных частиц (аэрозолей), таких как влага, сажа и дым, происходит другой тип рассеяния, известный как рассеяние Ми. Когда свет сталкивается с этими более крупными частицами, они реагируют не как отдельные точки — разные частицы реагируют на разные точки падающей волны, создавая гораздо более сложную картину рассеянного света. В этом случае разные длины волн солнечного света рассеиваются более равномерно, из-за чего небо кажется белым и туманным. Именно поэтому облака, состоящие из мельчайших капель воды, кажутся белыми.
Ученые наблюдали это явление в реальном времени. Они изучили пыльную бурю над Гималаями и проанализировали ее оптические свойства по мере перемещения над регионом.
По мере продвижения пыльной бури она неизбежно смешивалась с частицами загрязнения. Измеряя, насколько эти частицы рассеивали, поглощали или перенаправляли свет, команда смогла определить их комплексный показатель преломления — меру взаимодействия частиц со светом. Они обнаружили, что когда пустынная пыль смешивается с этими загрязняющими веществами, более крупные частицы рассеивают свет в более широком диапазоне длин волн, и в результате небо выглядит затуманенным белым.
В Западных Гималаях мы редко видим чистую минеральную пыль. Вместо этого мы наблюдаем загрязненную пыль, сложную смесь, в которой минеральные частицы часто служат основой для антропогенных загрязнителей, таких как сажа и сульфаты. Такое состояние смешивания изменяет сечения поглощения и рассеяния частиц.
То есть когда загрязняющие вещества, такие как сажа и сульфаты, прикрепляются к частицам пыли, образующаяся смесь поглощает гораздо больше солнечного света, чем одна только пыль. Чем больше поглощение, тем меньше света проходит через атмосферу, из-за чего небо выглядит затуманенным.
Вам может показаться, что результат — всего лишь незначительное изменение цвета неба, но последствия гораздо шире.
«Те же самые аэрозольные частицы служат ядрами конденсации облаков, и они привлекают к себе много внимания из-за своей способности изменять облака и погоду», — объяснил Фрэнк Робинсон, доцент кафедры физики Университета Святого Сердца. Он пояснил, что «влияние аэрозолей на образование облаков является одной из самых больших неопределенностей в глобальном моделировании климата. Низкоуровневые облака, называемые кучевыми (конденсация которых облегчается этими загрязняющими частицами), отражают много солнечного света обратно в космос и охлаждают планету, в то время как высокоуровневые облака, называемые перистыми, оказывают противоположный эффект».
Это называется маскированным охлаждением. Замаскированное охлаждение дает нам кратковременное облегчение от последствий глобального потепления, но какой ценой в долгосрочной перспективе? Если бы нас внезапно осенило, и мы решили бы очистить воздух от всех загрязнений, что, как можно утверждать, необходимо сделать по многим причинам, связанным со здоровьем, этот охлаждающий щит исчез бы в течение десятилетий, в то время как CO2, ответственный за лежащее в его основе потепление, оставался бы в атмосфере столетиями. Вероятный результат: резкое ускорение глобального потепления.
Оказывается, великолепный голубой цвет нашего неба — это не просто приятная эстетическая деталь: зачастую это признак чистоты воздуха и следствие того, что в нём невидимо парит.
Источник: REFRACTOR
Перевод с английского
Читайте также:
Кровавые водопады Антарктиды больше не загадка
Внутри гигантской океанской воронки, где морская жизнь сменяется инопланетным миром
Ученые наконец-то разгадали главную загадку Стоунхенджа
Coffee Time journal
Твой журнал на каждый день!
