Я искал Википедию и архивы Physics Stack Exchange и не могу найти ответ на эти два связанных вопроса. Если да, подскажите, пожалуйста, где находится эта информация.
Заранее благодарю за любую помощь.
1) Да, в реальном мире только крошечная часть света рассеивается за счет рэлеевского рассеяния. Это можно интерпретировать как тот простой факт, что обычные места на голубом небе гораздо менее ярки, чем Солнце. Это означает, что общие участки неба становятся голубыми, а само Солнце остается белым. По той же причине далекие горы сохраняют свой цвет. Кроме того, далекие горы не сильно увеличивают количество синего света с других направлений просто потому, что интенсивность света, отраженного от далеких гор в наши глаза, значительно меньше, чем интенсивность света, поступающего непосредственно (или просто с рэлеевским рассеянием) от Солнце нашим глазам. И даже если бы она была не меньше, например, когда Солнце находится прямо за горизонтом и нужны горы, мы победили.
Рэлеевское рассеяние вызвано частицами, намного меньшими, чем длина волны, т. е. отдельными атомами и молекулами, так что на самом деле не имеет значения, какие они из них. Таким образом, скорость рэлеевского рассеяния более или менее пропорциональна плотности воздуха, а это означает, что подавляющее большинство его происходит в тропосфере, особенно в той части, которая ближе к поверхности.
2) Изменение плотности атмосферы существенно влияет на угол распространения солнечного света только в том случае, если плотность атмосферы изменяется на масштабах расстояний, сравнимых с длиной волны. Если масштаб изменения плотности намного больше, чем это, влияние на направление света незначительно и поддается расчету по закону Снеллиуса.
Если вы когда-нибудь смотрели гонки Формулы-1, то могли увидеть какую-то нечеткую колышущуюся водную иллюзию возле раскаленного асфальта. Это действительно вызвано флуктуациями плотности, вызванными переменным нагревом у асфальта (впрочем, вместо Формулы-1 могло хватить костра). Однако в этом случае направление света изменяется лишь незначительно, потому что области горячего и холодного воздуха все еще намного длиннее длины волны (полмикрона или около того).
Если вы подумаете о том, как получить флуктуации плотности, сравнимые с действительно короткой длиной волны, вы увидите, что источник находится в статистической физике, а естественные флуктуации плотности воздуха из-за статистической физики на самом деле не что иное, как эквивалентное макроскопическое описание Рэлеевское рассеяние! Когда вы вычисляете рэлеевское рассеяние, вы можете либо добавить эффект отдельных молекул воздуха; или вы можете напрямую рассчитать распределение многих молекул воздуха, и источник эффекта в том, что их плотность на самом деле не постоянна, а колеблется. Таким образом, эти два вычисления действительно эквивалентны. Они представляют собой микроскопическое и макроскопическое описание одного и того же явления, как статистическая физика и термодинамика.
Если синему свету удается исходить из направления, которое отличается от направления источника света, Солнца, то, если предположить, что атмосфера не излучает синий свет сама по себе и не излучает (по крайней мере, не поддающееся обнаружению его количество) – это рассеяние по определению. Чтобы получить существенное изменение направления, вам нужны маленькие частицы, и это по определению рэлеевское рассеяние. Таким образом, нет другого источника голубого неба, кроме рэлеевского рассеяния, хотя рэлеевское рассеяние можно описать несколькими способами (микроскопическим, макроскопическим и т. д.).
Ну, есть еще рассеяние Ми — от частиц, намного превышающих длину волны, особенно сферических, таких как капли воды. Однако, чтобы рассеяние Ми было существенным, необходимо существенное изменение показателя преломления внутри сфер, что нормально для воды. Кроме того, рассеяние Ми гораздо менее зависит от частоты (поскольку лишь немного зависит от частоты, здесь нет ничего похожего на четвертую степень), чем рэлеевское рассеяние, поэтому оно не сильно влияет на общий цвет. Не только во время заката некоторые серо-белые полосы на облаках у горизонта вызваны рассеянием Ми. Рэлеевское рассеяние действительно обладает монополией на существенное изменение цвета.
пользователь10851