Таким було не завжди: чому наше небо блакитне та чи зміниться його колір у майбутньому

За словами наукового співробітника Королівської обсерваторії у Гринвічі у Великій Британії Фінна Берріджа, є два головні чинники, які роблять небо блакитним удень. Про це повідомляє BBC.

Що робить небо блакитним?

Передусім це Сонце. Звичайне сонячне світло – біле, адже містить усі кольори веселки: червоні, жовті, зелені та сині. Другий чинник – це склад атмосфери. У небі є величезна кількість дрібних частинок, таких як азот, а також кисень і водяна пара, які розсіюють світло в усіх напрямках.

Синє світло має коротшу довжину хвилі, ніж більшість інших кольорів, і розсіюється сильніше, що робить небо синім. Цей процес називається релеївським розсіюванням – на честь британського фізика, який розробив цю теорію у 1870-х роках.

Під час сходу та заходу Сонця світлу доводиться проходити крізь значно більший шар атмосфери, оскільки Сонце розташоване нижче над горизонтом. Синє світло настільки розсіюється, що відхиляється від нас. Натомість до очей доходять червоні й помаранчеві відтінки, які розсіюються менше, і саме вони створюють красиві кольори неба.

Яким є небо на інших планетах?

Беррідж підкреслює, що яскраво-блакитне небо Землі є унікальним у Сонячній системі.

Хоча вважають, що деякі планети, наприклад Юпітер, мають тьмяну блакитну верхню атмосферу, подібну до земної, вона – значно менш насичена. Через більшу відстань від Сонця Юпітер отримує лише близько 4% світла, яке ми маємо на Землі, тому там немає такого сильного та красивого синього неба, як у нас,
– пояснює він.

Однак на деяких планетах ситуація зовсім інша. Зокрема, Марс має дуже розріджену атмосферу, тому релеївське розсіювання відбувається слабко. Натомість численні пилові частинки, які більші за молекули азоту та кисню у нашій атмосфері, розсіюють світло по-іншому. Це називається мієвським розсіюванням. Воно призводить до червоного або жовтуватого неба із синіми заходами Сонця.

Колір неба на планетах Сонячної системи / Інфографіка BBC

Чи завжди небо було блакитним?

Протягом довгої історії Землі небо блакитним було не завжди. А з'явився такий колір відносно нещодавно.

Хоча неможливо точно знати, який вигляд мало небо у минулому, вчені вважають, що його колір міг змінюватися залежно від складу атмосфери. Коли Земля сформувалася приблизно 4,5 мільярда років тому, її поверхня була переважно розплавленою.

Згідно з однією з теорій, рання атмосфера складалася переважно з газів, що виділялися під час вулканічних вивержень і геологічної активності. Мовиться про вуглекислий газ і азот, а також невелику кількість метану та майже повна відсутність кисню.

З часом на Землі з'явилося життя у вигляді давніх бактерій, які додали до атмосфери багато метану. Світло, що взаємодіяло з метаном, перетворювало його на складніші органічні сполуки, утворюючи помаранчевий серпанок у небі, подібний до смогу.

Проте приблизно 2,4 мільярда років тому стався великий перелом. Під час Великої кисневої події, коли ранні організми – ціанобактерії – почали використовувати фотосинтез, перетворюючи сонячне світло на енергію та виділяючи великі обсяги кисню.

Кисень поступово накопичувався в атмосфері та зрештою розвіяв метановий серпанок. Коли ж сформувалася сучасна атмосфера – небо набуло блакитного кольору.

Як змінювалося небо Землі протягом її історії / Інфографіка BBC

Чи залишиться воно блакитним назавжди?

У короткостроковій перспективі блакитне небо нікуди не зникне. Хоча забруднення, лісові пожежі, вулканічні виверження та пилові бурі можуть тимчасово змінювати колір неба, але ці ефекти нетривалі.

Зокрема, після потужного виверження індонезійського вулкана Кракатау у 1883 році спостерігали вражаючі червоні заходи Сонця, а також зелені заходи та сині Місяці. Це пов'язують із частинками сульфатів і попелу в атмосфері, які по-іншому розсіювали світло.

За словами, доцентки метеорології в Університеті Редінга у Великій Британії докторки Клер Райдер, загальний ефект аерозолів – твердих або напівтвердих частинок у повітрі – залежить від їхнього розміру.

Сильні кольорові ефекти, особливо під час заходу Сонця, виникають, коли частинки мають приблизно однаковий розмір. Адже тоді вони підсилюють розсіювання однаково. Якщо ж розміри частинок різні, кожна з них взаємодіє з різними довжинами хвиль по-своєму, створюючи суміш кольорів,
– зазначає вона.

Якщо це відбувається одночасно, може з'явитися білуватий або коричнюватий серпанок. Це іноді трапляється під час вивержень, пилових бур або сильного забруднення.

Частинки в повітрі, спричинені забрудненням, можуть робити небо білуватим / Фото Pexels

Райдер додає: варто задуматися, як зміна клімату може вплинути на колір неба в майбутньому. З підвищенням температури в атмосфері буде більше водяної пари. І це може сприяти тому, що аерозольні частинки поглинатимуть вологу, збільшуватимуться та сильніше розсіюватимуть світло, що створюватиме ефект білішого неба.

Однак, з іншого боку, каже науковиця, якщо викиди забруднювачів зменшаться, небо може стати більш блакитним. Проте в астрономічних масштабах часу ці зміни не матимуть великого значення.

Скільки років небо на Землі залишатиметься блакитним?

Беррідж вважає, у нас є щонайменше мільярд років, перш ніж небо перестане бути блакитним. Адже, щоб колір неба змінився надовго, потрібні радикальні зміни складу атмосфери.

"Нічого такого не станеться найближчим часом, якщо тільки нам дуже не пощастить і в Землю не вріжеться гігантський метеорит. Але це малоймовірно", – зауважує він.

Учений додає, що Сонце, старіючи, поступово яскравішатиме. Приблизно через мільярд років воно випромінюватиме приблизно на 10% більше світла, ніж зараз. Це нагріє Землю, виведе вуглекислий газ з атмосфери і зрештою почне випаровувати наші океани.

Можливо, у підсумку вивільниться велика кількість кисню. І на короткий час небо стане ще більш насичено блакитним. Але коли цей кисень зникне – небо стане білим, жовтуватим, дуже гарячим, з атмосферою, схожою на Венеру.

Ще далі у майбутньому – приблизно через п'ять мільярдів років – Сонце почне вичерпувати паливо та розшириться, перетворившись на червоного гіганта.