Himmel

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 29. januar 2022; checks kræver 22 redigeringer .

Himlen  er rummet over Jordens overflade eller ethvert andet astronomisk objekt . I det generelle tilfælde, et panorama, der åbnes, når det ses fra dette objekt i retning af rummet.

Terrestrisk himmel

Udseendet af jordens himmel afhænger af tidspunktet på dagen, årstiden og hovedvejret. Skyer og Jordens satellit, Månen , er ofte synlige på den . Synet af jordens himmel fra et fly, der flyver over regnskyer , kan afvige væsentligt fra dets udsyn på det tidspunkt fra jordens overflade.

Skyfri daghimmel er tonet blå . Under solopgang og solnedgang vises nuancer af gul , orange og rød på himlen , og af og til kan du se en grøn stråle .

Om natten skifter himlens blå og blå farve til mørkeblå, se nedenfor. Månen , stjernerne og andre astronomiske objekter kan tydeligt ses . Stjernehimlen  er en samling af lyskilder, der er synlige om natten eller i skumringen på himlen.

En skyfri daghimmel ser blå ud, fordi luft , eller rettere sagt suspenderede partikler og tæthedsudsving i den, spreder kortbølget (blåt) lys stærkere end langbølget (rødt). På grund af dette, hvis vi ser på den del af himlen uden for solen, vil vi se farven blå - resultatet af en blanding af en stor mængde blå og lilla og en lille mængde andre farver. Solnedgangens røde farve forklares også af lysspredningen . Under solnedgang og daggry bevæger en lysbølge sig en meget længere vej i atmosfæren tangentielt til jordens overflade end i løbet af dagen langs lodret. På grund af dette går det meste af det blå og endda grønne lys til siderne, mens solens direkte lys såvel som skyerne og himlen nær horisonten , der er oplyst af det , er malet i røde toner .

Spredning og absorption er hovedårsagerne til dæmpning af lys i atmosfæren. Spredning varierer som funktion af forholdet mellem diameteren af ​​spredningspartiklerne og lysets bølgelængde. Når dette forhold er mindre end 1/10, sker der Rayleigh-spredning , hvor spredningskoefficienten er omvendt proportional med bølgelængdens fjerde potens. Ved store værdier af forholdet mellem partikeldiameteren og bølgelængden ændres spredningen ifølge Mie-teorien ; når dette forhold er større end 10, begynder den geometriske optiks love at virke .

I de gamles synspunkter var himlen og jorden (for de gamle grækere  - Uranus og Gaia , for de gamle egyptere  - Nut og Geb ) stamfædre til guderne og elementerne.

Himlens farve og lysstyrke

Himlens lysstyrke, afhængigt af tidspunktet på dagen, højden, retningen, solens position, luftfugtighed, støv og aerosolindhold, er underlagt betydelige udsving. Lysstyrken på daghimlen i én højde, kun på grund af lysspredning , kan variere med næsten to størrelsesordener [1] [2] . Her er nogle lysstyrkeværdier ved havoverfladen.

Himlens lysstyrke ved havoverfladen
Højde Tilsyneladende lysstyrke Forklaring
op til 20.000 cd / Klar himmel i horisonten ved en solhøjde på 30° og atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,80 [3]
10.000 cd/m² Daghimlen er dækket af lette skyer [4]
8120 cd/m² Klar himmel i zenit i en højde på 60° og reduceret atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,64 [5]
5170 cd/m² Klar himmel i zenit i en højde på 60° og gennemsnitlig atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,74 [5]
3080 cd/m² Klar himmel i zenit i en højde på 30° og reduceret atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,64 [5]
2270 cd/m² Klar himmel i zenit i en højde på 30° og gennemsnitlig atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,74 [5]
1490 cd/m² Klar himmel i zenit i en højde på 30° og øget atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,83 [5]
790 cd / Klar himmel i zenit i en højde på 10° og atmosfærisk gennemsigtighed p = 0,80 [6]
OKAY. 1 cd/m² Himlen under en total solformørkelse ( 2008 formørkelse ) [7]
OKAY. 0,005 cd/m² Fuldmånehimmel [ 8]
0,01—0,0001 cd/m² Nat mørkeblå himmel [5] [9]

Himlens lysstyrke falder med højden, dens farve skifter fra blå til blå og derefter til lilla med højden . Dette forklares ved rækkefølgen af ​​lysspredning ved tykkelsen af ​​atmosfæren langs spektret fra kortbølget stråling til langbølget stråling, det vil sige, at de øverste lag af atmosfæren spreder usynlige UV-stråler , violette stråler spreder lavere, blå og så spredes blå stråler endnu lavere [10] . Hvis vores atmosfære var tykkere, så kunne den skyfri daghimmel være hvidlig med et grønligt skær, endnu tykkere - gul, orange (som på Saturns måne Titan og Venus , se udenjordiske himmelstrøg ) og rød. Disse nuancer kan ses ved daggry , som nævnt ovenfor.

Hvis himlen er dækket af skyer , skyer , dis , tåge og andre fænomener, så falder lysstyrken som helhed ujævnt, trinvist med højden, i nogle områder kan den stige, for eksempel ved udgangen fra skyerne. En klar himmel mindsker dens lysstyrke mere gradvist, næsten eksponentielt [11] . Op til højder på 100-110 km falder lysstyrken med omkring en faktor 2 gange 4-5 km [12] ; over 100 km bremses faldet i lysstyrke og afhænger i stigende grad af den luminescerende emission af atomer i ionosfæren [ 13] .

Det er kendt, at mennesker, der har været i stratosfæren , beskriver himlen som meget mørk, næsten kosmisk, overraskende nok ikke at finde stjerner på den [14] [15] [16] . I begyndelsen af ​​1930'erne forventede den schweiziske videnskabsmand Auguste Piccard at se stjernerne allerede ved opstigning 15-16 km [17] . Efter at have fløjet på FNRS-1 stratosfærisk ballon konkluderede han, at store stjerner kan ses i højder på mindst 20-25 km [18] . Men selv disse højder er ikke nok. Senere målinger og beregninger viste, at den reelle lysstyrke på den stratosfæriske himmel i dagtimerne svarer til ret skarpt tidligt tusmørke og total solformørkelse , hvor synligheden af ​​de første stjerner med det blotte øje flytter sig tættere på mesosfæren . Men indtil nu er der i underholdningslitteraturen og i seriøse kilder udsagn om en fuldgyldig nattehimmel om dagen i højder af 20-30 km med evnen til at navigere dertil efter stjernerne [19] .

Det observerede og fotograferede mørke i zenit i stratosfæren skyldes dens skarpe kontrast til Solen, himlen nær horisonten og de oplyste overflader af bolden med kabinen [20] [21] , samt den reducerede følsomhed af menneskelige øjne til blåt og violet lys i dagtimerne . Vanskelighederne ved at flyve og iltsult kan yderligere reducere øjnenes modtagelighed for lys. I skumringen øges følsomheden over for blåt lys ( Purkinje-effekten ) [22] og en person har meget tid til at vænne sig til faldet i belysningen og se farven på himlen.

En lignende effekt af den mørke himmel og den tilsyneladende nærhed af rummet kan observeres og fotograferes på et fly, i bjergene og nogle gange ved havoverfladen med høj luftgennemsigtighed, når den blå farve på himlen er "tilstoppet" med en meget klart reflekteret skær fra skyer, snedækkede bjergskråninger og glaserede bygninger.

I begyndelsen af ​​1950'erne var der en omvendt overdrivelse af lysstyrken på himlen i høj højde på grund af ufuldkomne instrumenteringsraketter og manglende evne til at gendrive dette med direkte observationer. Derefter troede man, at himlens lysstyrke efter 35-40 km ophører med at falde, og op til 135 km er den 1-3% af jorden eller omkring 10 tusind gange mere end natbaggrunden, hvilket blev forklaret af den kraftige dagtid. selvlysende skær fra den øvre atmosfære [11] [23] [24] [25] . Senere blev dette ikke bekræftet [26] [27] .

Følgende tabel viser gennemsnitsværdierne for lysstyrken af ​​en skyfri himmel i zenit , aftagende med højden, ved en position af Solen 30-35 grader over horisonten. En sammenligning af udsigten til himlen med tusmørket er vist , som finder sted i den videnskabelige litteratur. I skumringen styrter Solen sig til en vis vinkel under horisonten, himlen bliver mørkere, når den stiger op, og der kommer gradvist mindre og mindre klare stjerner. Det skal dog bemærkes, at selv under gode observationsforhold ved tusmørke ser folk tydeligt stjerner med en forsinkelse på 1,5 størrelsesorden fra den specificerede tærskel [28] . Og under forhold med transatmosfærisk flyvning, når stærkt sollys og en oplyst overflade forårsager pupilsammentrækning og forhindrer øjnene i at skifte til nattesyn , er synligheden af ​​stjerner i dagtimerne meget begrænset, selv i kosmiske højder og på Månen [29] .

Derudover er nogle fænomener angivet, der med deres lysstyrke kan forstyrre observation af stjerner ikke kun i stratosfæren, men også i mesosfæren og ud over Karman-linjen .

Lysstyrken af ​​en skyfri himmel i zenit i forskellige højder i en position af Solen 30-35° over horisonten
Højde Terrestrisk tusmørke og tærskelstørrelse [#1] Tilsyneladende lysstyrke Noter, fakta og subjektive indtryk
150 km fra 0,000003 cd /
[30] [2]
150-160 km - himlen bliver sort [31] [32] : lysstyrken nærmer sig den minimale lysstyrke, der kan skelnes af øjet 1⋅10 -6 cd/m² [4] .
140 km POLARLYS Aurora i en højde på 90–400 km har en lysstyrke på op til 1 cd/m² [33] [34]
130 km fra 0,000005 cd/m² [35]
120 km fra 0,00001 cd/m² [35] Over 100 km svarer stjernernes synlighed i dagtimerne til natten [28] .
110 km fra 0,00003 cd/m² [35] Mælkevejens baggrundslysstyrke er omkring 0,0004 cd/m² [36]
100 km Luftglød  -15° 5,6 led. 0,00044 cd/m² i en
højde på 35° [28]
Mørkebrun-violet farve, lysstyrke nærmer sig natten 0,01-0,0001 cd/m² [1] [37] Maksimum af atmosfærens naturlige glød [38] .
90 km -11° 5,0 led. 0,0025 cd/m² 35° [28] Himlen er som en måneskin nat , når den har en lysstyrke på omkring 0,005 cd/m² [8]
80 km NLC    –9° 4,5 led. 0,015 cd/m² 35° [28] Om sommeren kan der være natteskyer med en lysstyrke på op til 1-3 cd/m² [39]
70 km -7° 3,8 led. 0,086 cd/m² 35° [28] To dusin stjerner op til 2. størrelsesorden er synlige [8]
60 km -6° 3,2 led. 0,323 cd/m² 35° [28] Himlen i zenit svarer til slutningen af ​​civil tusmørke .
50 km -5° 2,6 led. 1,4 cd/m² 35° [28] Synlige planeter og stjerner op til 1. størrelsesorden [8]
40 km -4° 1,9 led. 4,74 cd/m² 35° [28] Himlen er som begyndelsen af ​​den blå time . Lysstyrken af ​​sne på en fuldmåne er 5 cd/m² [4]
30 km -3° 1,1 led. 18,3 [28] ; 20 cd/m² eller
1/120 jord [37]
Lilla -sort farve [40] [41] . På den nordlige halvkugle er ikke en eneste stjerne synlig med det blotte øje , nogle gange kan de klareste planeter ( Venus , Mars , Jupiter , meget sjældent Saturn ) ses [28]
25 km 40 cd/m² 30° [10] Den maksimale højde for perlemorskyer er 25-27 km.
22 km Farven på mørkeblåt klæde i lyset af kvarts og almindelige lamper [15] [16]
21 km perlemor skyer Sort-violet-grå, sort-grå farve. Stjernerne er ikke synlige [42] [14] [43]
20 km Dyb blå lilla, sort lilla grå [42] [14]
19 km 74,3 cd/m² ☉ 30° [20] Mørk lilla mørk, sort lilla grå [42]
18 km -2° [28] -0,3 mag. [44] 100 cd/m² 30° [10] Svært sort fløjl ; _ himlen er som en solformørkelse [45]
17 km Mørk lilla [46] ; mørk mørk lilla farve [42] [14]
16 km Mørk lilla [47] , mørk mørk lilla, skifergrå [42] [14]
15 km Mørkeblå, lilla, næsten sort [47] ; sort blå [14]
14 km Mørkeblå [47] ; sort blå [14]
13 km Mørk lilla farve [42] [14]
12 km –1° [48] 280 cd/m² (11,6 km) [49] Marineblå [42]
11 km Marineblå [42] [14]
10 km Spindrift skyer 392 cd/m² (10,4 km) [50] Over 10-15 km bliver himlen mørk lilla [51]
9 km Marineblå [42] [14]
8 kilometer [48] 441 cd/m² (8,4 km) [49] Mørkeblå farve [42] [14] . Venus kan være synlig [28]
7 km Lysstyrken falder næsten eksponentielt med en faktor 2 over 4-5 km [11] [12]
6 km 770 cd/m² (5,5 km) [50] Efter 5 km er der lidt vanddamp i luften [52] .
5 km Blå-blå himmel [53] .
4 km Blå-blå himmel [53]
3 km +5° [48] St. 1000 cd/m² [10] Intensiteten af ​​himlens skær er omkring 2 gange mindre end jorden [11]
2 km Cumulus skyer
1 km Månens lysstyrke set fra overfladen er 2500 cd/m² [4]
0 km +30°  2230 cd / Lysstyrken af ​​zenit ved en gennemsnitlig gennemsigtighed og Solens højde er 30° [50] .
Højde Ground Twilight [#1] Lysstyrke Bemærk
Noter
  1. 1 2 Graden af ​​Solens nedsænkning under horisonten ved tusmørke svarende til himlens lysstyrke .
    Tærskelstørrelse er den mindst mulige størrelse , der er synlig med det blotte øje efter langvarig tilpasning til mørke.

Billedgalleri

Se også

Noter

  1. 1 2 Hughes JV, Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, nr. 10, s. 1135-1138.
  2. 1 2 Mikirov, A.E., Smerkalov, V.A. Undersøgelse af den spredte stråling af Jordens øvre atmosfære. - L . : Gidrometeoizdat, 1981. - S. 146. - 208 s.
  3. Pyaskovskaya-Fesenkova E.V. Undersøgelse af lysspredning i jordens atmosfære / V.V. Sytin. - M . : Forlaget Acad. Sciences of the USSR, 1957. - S. 67, 71. - 219 s.
  4. 1 2 3 4 Enohovich A.S. Håndbog i fysik.-2. udg. /udg. acad. I.K.Kikoin. - M . : Uddannelse, 1990. - S. 213. - 384 s.
  5. 1 2 3 4 5 6 Smerkalov V. A. Spektral lysstyrke af den spredte stråling fra jordens atmosfære (metode, beregninger, tabeller) // Proceedings of the Red Banner Order of Lenin of the Air Force Academy. prof. Zhukovsky N. E. Vol. 986, 1962. - S. 49
  6. Pyaskovskaya-Fesenkova E.V. Undersøgelse af lysspredning i jordens atmosfære / V.V. Sytin. - M . : Forlaget Acad. Sciences of the USSR, 1957. - S. 75, 81. - 219 s.
  7. Arkiveret kopi . Hentet 1. maj 2022. Arkiveret fra originalen 30. september 2018.
  8. 1 2 3 4 Tousey R., Koomen MJ The Visibility of Stars and Planets Under Twilight // Journal of the Optical Society of America, Vol. 43, nr. 3, 1953, s. 177-183
  9. Enohovich A.S. Håndbog i fysik.-2. udg. /udg. acad. I.K.Kikoin. - M . : Uddannelse, 1990. - S. 213. - 384 s.
  10. 1 2 3 4 Smerkalov V.A. Spektral lysstyrke af den spredte stråling fra jordens atmosfære (metode, beregninger, tabeller) // Proceedings of the Red Banner Order of Lenin of the Air Force Academy. prof. Zhukovsky N.E. Problem. 986, 1962. - S. 25
  11. 1 2 3 4 H.A. Miley, EH Cullington, JF Bedinger Dag-himlens lysstyrke målt ved raketbårne fotoelektriske fotometre // Eos, Transactions American Geophysical Union, 1953, Vol. 34, 680-694
  12. 1 2 Hughes JV, Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, nr. 10, s. 1135-1138
  13. Mikirov, A.E., Smerkalov, V.A. Undersøgelse af den spredte stråling af Jordens øvre atmosfære. - L . : Gidrometeoizdat, 1981. - S. 5. - 208 s.
  14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thomson K. Flight of the OAH stratospheric ballon // Teknik for ungdom. nr. 3, 1934. - S. 17-23
  15. 1 2 Stevens A.U. Flyvning ind i stratosfæren. Om. fra engelsk. / V.V. Sytin. - M. - L. : ONTI, 1936. - S. 101. - 106 s.
  16. 1 2 Stevens A. To flyvninger af amerikanske stratosfæriske balloner. Om. fra engelsk. /ingeniør B.N.Vorobiev. — M. : Ts.S. Union Osoaviakhim USSR, 1937. - S. 111. - 120 s.
  17. Proceedings of the All-Union Conference on the Study of the Stratosphere. L.-M., 1935. - S. 244
  18. Picard A. Over skyerne. - M. - L. : ONTI, 1935. - S. 111. - 184 s.
  19. Shirokorad A. Krydsermissiler fra ubåde // Aviation and Cosmonautics, nr. 10, 1995. - S. 45
  20. 1 2 Kasrov V. Spredning af lys og problemet med stratosfæren // Proceedings of the All-Union Conference on the Study of the Stratosphere. L.-M., 1935. - S. 169-175, 255.
  21. Stevens A.U. Flyvning ind i stratosfæren. Om. fra engelsk. / V.V. Sytin. - M. - L. : ONTI, 1936. - S. 38. - 106 s.
  22. Zabelina I.A. Beregning af synligheden af ​​stjerner og fjernlys. - L . : Mashinostroenie, 1978. - S. 31, 39, 40. - 184 s.
  23. Raketundersøgelser af den øvre atmosfære. - M. , 1957. - S. 19, 21 - 28.
  24. V. Morozov Målinger af lysstyrken på daghimlen med fotoelektriske fotometre løftet på raketter. // Uspekhi fizicheskikh nauk, bind 53, nr. 5, 1954. — s. 142-145 . Hentet 15. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 3. februar 2017.
  25. Burgess Z. Mod rummets grænser . - M . : Forlag for udenlandsk litteratur, 1957. - S. 172.
  26. Raketundersøgelser af den øvre atmosfære. - M. , 1957. - S. 7.
  27. Mikirov, A.E., Smerkalov, V.A. Undersøgelse af den spredte stråling af Jordens øvre atmosfære. - L . : Gidrometeoizdat, 1981. - S. 144. - 208 s.
  28. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Koomen MJ Visibility of Stars at High Altitude in Daylight // Journal of the Optical Society of America, Vol. 49, nr. 6, 1959, side 626-629
  29. Valentin Lebedev. En astronauts dagbog . Hentet 15. oktober 2017. Arkiveret fra originalen 12. oktober 2017.
  30. Hughes JV, Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, nr. 10, s. 1135-1138.
  31. Burgess Z. Mod rummets grænser . - M . : Forlag for udenlandsk litteratur, 1957.
  32. Rummiljø og orbitalmekanik . USAs hær. Hentet 24. april 2012. Arkiveret fra originalen 2. september 2016.
  33. Isaev S.I. Pudovkin M.I. Polarlys og processer i jordens magnetosfære / red. acad. I.K.Kikoin. - L . : Nauka, 1972. - 244 s. — ISBN 5-7325-0164-9 .
  34. Zabelina I.A. Beregning af synligheden af ​​stjerner og fjernlys. - L . : Mashinostroenie, 1978. - S. 66. - 184 s.
  35. 1 2 3 Hughes JV, Sky Brightness as a Function of Altitude // Applied Optics, 1964, vol. 3, nr. 10, s. 1135-1138
  36. Zabelina I.A. Beregning af synligheden af ​​stjerner og fjernlys. - L . : Mashinostroenie, 1978. - S. 76. - 184 s.
  37. 1 2 Smerkalov V.A. Spektral lysstyrke af den spredte stråling fra jordens atmosfære (metode, beregninger, tabeller) // Proceedings of the Red Banner Order of Lenin of the Air Force Academy. prof. Zhukovsky N.E. Problem. 986, 1962. - S. 25, 49
  38. Physical Encyclopedia / A.M. Prokhorov. - M . : Sov. encyklopædi, 1988. - T. 1. - S. 139. - 704 s.
  39. Ishanin G.G., Pankov E.D., Andreev A.L. Kilder og modtagere af stråling / udg. acad. I.K.Kikoin. - Sankt Petersborg. : Polyteknisk Læreanstalt, 1991. - 240 s. — ISBN 5-7325-0164-9 .
  40. Grimes, William (17. april 2010). "David Simons, der fløj højt på Eve of Space Age, Dies at 87" Arkiveret 12. april 2019 på Wayback Machine . New York Times .
  41. "Life Magazine, 2. september 1957 - Højderekord: 2. kvalitet arkiveret 15. oktober 2017 på Wayback Machine . Old Life Magazines. Hentet 14. januar 2014.
  42. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vilenchik M.M., Demina L.I. Måling af himlens farve fra en stratosfærisk ballon // Proceedings of the All-Union Conference on the Study of the Stratosphere. L.-M., 1935. - S. 231-237
  43. Proceedings of the All-Union Conference on the Study of the Stratosphere. L.-M., 1935. - S. 245
  44. Kursus i astrofysik og stjernernes astronomi / A.A.Mikhailov. - M . : Nauka, 1974. - T. 1.
  45. Stephens A. To flyvninger af amerikanske stratosfæriske balloner. Om. fra engelsk. /ingeniør B.N.Vorobiev. — M. : Ts.S. Union Osoaviakhim USSR, 1937. - S. 111. - 34 s.
  46. A. HARRY, L. CASSIL - VERDENS LOFT . Hentet 5. april 2017. Arkiveret fra originalen 6. maj 2012.
  47. 1 2 3 Picard A. Over skyerne. - M. - L. : ONTI, 1935. - S. 111, 126, 156. - 184 s.
  48. 1 2 3 Koomen MJ, Lock C., Packer DM, Scolnik R., Tousey R. og Hulbert EO Measurement of the Brightness of the Twilight Sky// Journal of the Optical Society of America, Vol. 42, nr. 5, 1952, s. 355
  49. 1 2 Smerkalov V.A. Spektral lysstyrke af den spredte stråling fra jordens atmosfære (metode, beregninger, tabeller) // Proceedings of the Red Banner Order of Lenin of the Air Force Academy. prof. Zhukovsky N.E. Problem. 986, 1962. - S. 53
  50. 1 2 3 Smerkalov V.A. Spektral lysstyrke af den spredte stråling fra jordens atmosfære (metode, beregninger, tabeller) // Proceedings of the Red Banner Order of Lenin of the Air Force Academy. prof. Zhukovsky N.E. Problem. 986, 1962. - S. 49
  51. Store sovjetiske encyklopædi. 2. udgave. - M. : Sov. Encyclopedia, 1953. - T. 3. - S. 380.
  52. Smerkalov V.A. Spektral lysstyrke af daghimlen i forskellige højder// Proceedings of the Red Banner Order of Lenin Air Force Academy. prof. Zhukovsky N.E. Nummer 871, 1961. - S. 44
  53. 1 2 Gontaruk T.I. Jeg kender verden: Det. encyklo.: Rum. - M. : AST, 1996. - S. 19. - 448 s. - ISBN 5-88196-354-7 .

Litteratur

Links