Почему небо голубое?

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!

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.

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 :)

Детский ответ:

Кратко и просто:

Такой цвет атмосферы Земли. Он зависит от пропускания, рассеивания и задержания (отражения) составляющих солнечного света атмосферой, а также, конечно, от состава атмосферы и её размера (толщины).

Небо не всегда голубое - на закате и рассвете оно красное - свет Солнца проходит по касательной и проходит более длинный путь, поэтому рассеивание составляющих света Солнца атмосферой другое, наиболее красные закаты бывают тогда, когда в атмосфере много пыли (грязи) - из-за извержений вулканов, песчаных бурь, пожаров, загрязнения. А при облаках (то есть при большом содержании в атмосфере водяного пара, микрокапель воды) цвет неба белый (если облака не плотные), при плотных облаках - серый.

Без атмосферы, как на Луне, цвет неба всегда, и днём и ночью, был бы чёрным.

Сложнее и подробнее:

Атмосфера Земли (наверно, в основном кислород, т.к. азот более прозрачен) лучше рассеивает свет с короткой длинной волны - синюю и фиолетовую составляющие - но фиолетового цвета в солнечном спектре меньше, и глаз человека менее чувствителен к фиолетовому (и не чувствителен к ультрафиолетовому, который тоже есть в солнечных лучах) спектру, чем к синему.

Когда солнечный свет проходит более длинный путь через атмосферу - по касательной, во время рассветов и закатов, рассеивание синей составляющей происходит раньше, и до глаза наблюдателя доходит менее рассеиваемая красная (более длинноволновая) составляющая. Если в атмосфере много взвешенных частиц (пыль, загрязнение), то ещё больше коротковолнового (фиолетового, синего, зелёного) будет рассеяно и отражено и до глаза дойдёт ещё более насыщенный красный цвет.

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.