Почему после «золотого часа» следует «синий час»?

Есть отличная история о том, почему небо днем ​​голубое, а на закате становится золотым:

Рэлеевское рассеяние больше влияет на синий свет. В течение дня синий свет от Солнца рассеивается к нам со всех сторон, вызывая голубое небо. Во время заката длина атмосферы, через которую должен пройти солнечный свет, становится настолько большой, что синева истощается, придавая небу золотой цвет.

Однако кажется, что это не может быть полной историей, потому что фотографы знают, что после захода солнца наступает так называемый синий час , когда цвет неба снова становится темно-синим. Почему цвет изменился с синего на золотой и снова на синий?

Википедия очень решительно заявляет, что объяснения этого с точки зрения рэлеевского рассеяния неверны, и что реальное объяснение — это поглощение синего света озоном . Но это не объясняет, почему это создаст такой эффект. Если синий свет не переизлучается, то это просто означает, что синего света меньше , поэтому это не может объяснить, почему синий час более синий. И если синий свет переизлучается, то эффект озона качественно должен быть очень похож на эффект рэлеевского рассеяния, поскольку это просто еще один путь рассеяния, который благоприятствует синему свету, возвращая нас к исходной загадке.

Какое правильное объяснение синего часа?

Ответы (3)

Википедия очень решительно заявляет, что объяснения этого с точки зрения рэлеевского рассеяния неверны, и что реальное объяснение — это поглощение синего света озоном.

Озон не поглощает синий свет (сильно): наоборот, он гораздо больше поглощает красный свет, поэтому небо кажется голубым. См., в частности, мой ответ на вопрос на Chemistry.SE: Какой точный цвет имеет газообразный озон? . Вот спектральное сечение поглощения озона в видимом (+БИК) диапазоне — полоса Шаппюи:

Спектр полосы Шаппюи

К комментарию:

Не могли бы вы объяснить, почему эффект озона более важен после захода солнца? Почему это не меняет историю во время заката или в течение дня?

В течение дня солнечный свет проходит через атмосферу гораздо меньшие расстояния, поэтому меньше поглощается. По той же причине он меньше краснеет из-за рэлеевского рассеяния, оставляя больше синего света, чтобы сделать небо голубым. При этом озон оказывает гораздо меньшее влияние на дневное небо.

Во время захода солнца большая часть солнечного света проходит через тропосферу, краснея, при этом рассеиваясь в сторону наблюдателя больше, чем из стратосферы, где находится большая часть озонового слоя (из-за более высокой концентрации молекул воздуха). Таким образом, эффект поглощения озона также менее выражен.

А в сумерках земная тень препятствует прохождению света через тропосферу, делая единственный видимый свет рассеянным из стратосферы и выше, и этот свет большей частью попадает туда через озоновый слой, пересекая его в длинном измерении.

На самом деле я протестировал это объяснение синего часа с помощью озона, используя код Precomputed Atmospheric Scattering для рендеринга двух версий одной и той же сцены: одну для атмосферы с озоновым слоем, а другую без озона. Вот изображения Пояса Венеры (не обращайте внимания на белую сферу в центре, это просто нерелевантная часть демо-сцены):

С озоновым слоем (нормальная атмосфера Земли):

Без озона:

@knzhou Я лично пережил «зеленый момент» на севере в районе полярного дня. Это не какое-то известное и описанное явление, но я наблюдал это сам из-за интереса к этим вопросам. Конечно, это все должно быть правильно измерено и т. д., но я считаю, что это говорит в пользу того, что рассеяние является основным объяснением этого явления.
В течение дня солнечный свет проходит через атмосферу гораздо меньшие расстояния, поэтому меньше поглощается. По той же причине он меньше краснеет из-за рэлеевского рассеяния, оставляя больше синего света, чтобы сделать небо голубым. – Я думаю, что это плохо сформулировано или объяснено. Если бы свет не был ни синим, ни красным, то дневное небо было бы бело-желтым, а не голубым. Я думаю, вы почти правильно поняли, но этот абзац можно было бы улучшить.
@ user1079505 этот абзац описывает исчезновение. Прошедший свет действительно белее. Но это то, что вы бы заметили, если бы посмотрели на Солнце. Что определяет диффузный цвет неба, так это, в дополнение к поглощению, фактическое рассеяние этого погасшего света в наблюдателя, и именно здесь Рэлеев λ − 4 фактор вступает в игру, чтобы сделать светло-голубой.

Полосы поглощения Шаппуи имеют длину волны от 400 до 650 нм. В этом диапазоне находятся два максимума поглощения одинаковой высоты на длинах волн 575 и 603 нм.

введите описание изображения здесь

Как видно здесь, в оптических длинах волн большая часть видимого света слева от 500 нм поглощается из-за больших линий поглощения, оставляющих доминирующий синий сектор.

В древние времена на Ближнем Востоке у людей была разная продолжительность дня, и они отсчитывали 12 часов от времени между линиями, разделяющими золотую/розу на небе утром и вечером (в основном пустынный климат). Я думаю, что мусульманская религия все еще делает это. На самом деле это тень земли в атмосфере, где некоторое время сохраняется рассеянный свет, поэтому при ясной погоде это может быть линия.

Причина та же, что и в радуге; разные цвета (длины волн) изгибаются по-разному (извините за мой язык).

Этот Синий час — это солнечный свет, спускающийся из-за горизонта. Причина, по которой другой свет не работает, заключается в их длине волны. Голубой свет может преломляться больше всего, и поэтому он все еще может достигать поверхности Земли через час после захода солнца, в то время как зеленый, желтый и красный уже проходят над нашими головами.

Эта картинка из немецкоязычной Википедии на тему «Grüner Blitz» в значительной степени объясняет проблему. Так что на самом деле даже есть зеленая вспышка между «золотым часом» (красный-оранжевый-желтый) и синим часом.

Грюнер блиц

Атмосферной рефракцией можно пренебречь при обсуждении цветов неба. Тем более дисперсия показателя преломления.
@Ruslan Ну да, именно поэтому эти явления длятся недолго. Т.е. Зеленая вспышка солнца длится всего секунды. Однако когда вы попадаете в высокие широты, эти времена становятся длиннее. Я из Финляндии и там этот "Голубой миг" такой удивительно длинный, и используется даже в продуктах брендов и в их ТВ-рекламе (это все же не час, это всего лишь миг) youtube.com/watch?v=dUsdpMyr2_k
Синий час длится от десятков минут до нескольких часов в зависимости от широты. Нигде это не длится несколько секунд. Более того, численное моделирование без учета атмосферной рефракции успешно воспроизводит это явление, что еще раз показывает, что рефракция здесь не играет существенной роли.
@Руслан Несколько часов? Я не задерживаю дыхание, ожидая вашей ссылки для этого. Вот вики en.wikipedia.org/wiki/Blue_hour и еще немного earthsky.org/earth/what-is-the-blue-hour Я с вами закончил. Пока.
Вы только посмотрите на это: полярная ночь . В крайнем случае его хватает на весь день. В начале зимы, пока не наступит зимнее солнцестояние, все, что у вас есть, это сумерки разной глубины (конечно, тоже целые сутки).
@Руслан О, но это длится целых полгода, если хотите. Как я заметил, мы на самом деле не говорим здесь об одних и тех же проблемах, что делает разговор бессмысленным. Да, небо голубое и ночью. Это просто не синий момент. Я даже жил севернее полярного круга, так как имел там дачный домик. Вы лично наблюдали полярную ночь? Полярный день? Северное сияние? Синий момент? ИМО его почти не существует в Центральной Европе.
Полное полугодие — это весь диапазон от заката до рассвета. Синий час составляет всего несколько дней или недель этого периода. Настоящей полярной ночи я не наблюдал, но, живя в Санкт-Петербурге (Россия), что на 60° северной широты, я хорошо знаю, как летом одни сумерки переходят в другие. Это еще один пример очень длинных синих часов.
Почему после «золотого часа» следует «синий час»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v