Откуда берётся цвет неба
Солнечный свет белый — это смесь всех цветов. Пролетая сквозь атмосферу, он сталкивается с молекулами азота и кислорода. Молекулы рассеивают свет — переизлучают его в разные стороны. Но рассеивают неодинаково: интенсивность рассеяния обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны (закон Рэлея, I ∝ 1/λ⁴). Синий свет (λ ≈ 450 нм) короче красного (λ ≈ 650 нм) примерно в 1,4 раза, а рассеивается в 1,4⁴ ≈ 4 раза сильнее. Поэтому небо заливается рассеянным синим со всех направлений.
Почему тогда космос чёрный
Цвет неба создаёт сам воздух. Поднимаясь выше, мы оставляем под собой всё больше атмосферы — рассеивать свет становится нечему, и небо темнеет. На высоте около 100 км воздух практически исчезает: остаётся вакуум. Здесь солнечный свет летит строго по прямой и попадает в глаз только если смотреть прямо на источник — Солнце или звезду. Между источниками — чернота, потому что переизлучать свет в нашу сторону некому.
Космонавты видят это одновременно
С орбиты МКС хорошо видно тонкую светящуюся голубую плёнку у края Земли — это и есть рассеивающий слой атмосферы — а сразу над ней резко начинается чёрный космос. Солнце при этом светит ярче, чем с земли: его лучи не ослаблены воздухом. Поэтому в космосе можно одновременно видеть ослепительное Солнце и чёрное звёздное небо вокруг.
А почему закат красный
На закате свет идёт сквозь атмосферу по касательной — путь в воздухе длиннее в десятки раз. Синий успевает рассеяться и «уйти в сторону» ещё до того, как луч дойдёт до наблюдателя, и до глаз доходит в основном красно-оранжевый остаток. Тот же механизм Рэлея, но при длинном пути работает «наоборот».
Было бы небо синим без атмосферы?
Нет. На Луне атмосферы нет, и небо там чёрное даже днём — Солнце светит на фоне черноты со звёздами. На Марсе атмосфера разреженная и пыльная, поэтому днём небо бледно-рыжее, а вот закаты — голубоватые. Цвет неба — это прямое следствие того, какой газ и в каком количестве окружает планету.
