[Programm zur kreativen Kultivierung] Auf der Erde haben Himmel und Meer die gleiche Farbe. Gibt es auf dem Mars und der Venus auch blauen Himmel?

Bei schönem Wetter ist der Himmel blau und auch das Meer ist blau. Haben Sie sich jemals gefragt, warum das so ist? Darüber hinaus erforschen Menschen den Weltraum. Wenn wir zu anderen Planeten reisen, wird der Himmel, den wir sehen, dann auch blau sein? Oder andere Farben?

Sehen wir uns zunächst an, wie unsere Augen Farben wahrnehmen. Unsere Augen beobachten die Welt und erkennen Farben, indem sie Licht von der Außenwelt empfangen. Das Wesen des Lichts sind elektromagnetische Wellen, und Licht unterschiedlicher Wellenlängen entspricht unterschiedlichen Farben. Wenn wir Dinge mit unseren Augen sehen, verwenden wir unsere Augen tatsächlich, um sichtbares Licht verschiedener Wellenlängen zu empfangen.

Wenn wir ein Objekt in einer bestimmten Farbe sehen, bedeutet dies, dass das Objekt Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektiert. Beispielsweise sehen wir grüne Blätter, weil das Chlorophyll in den Blättern rotes und violettes Licht im sichtbaren Licht absorbiert, wodurch die Blätter grünes Licht reflektieren. Unsere Augen empfangen dann das grüne Licht und geben uns das Gefühl, dass die Blätter grün sind.

Um das Thema Himmelsfarbe zu diskutieren, müssen wir zunächst wissen, dass das Licht, das wir sehen, hauptsächlich von den Hauptsternen kommt. Der Stern in unserem Sonnensystem ist die Sonne. Der Himmel, den wir von allen Himmelskörpern im Sonnensystem aus sehen, ist das Ergebnis des Sonnenlichts. Ohne die Sonne wäre der Himmel immer schwarz. Das Prinzip ist ganz einfach.

Erzeugt die Sonne also unterschiedliche Farben, wenn sie auf die Erde oder andere Planeten scheint? Schauen wir uns zunächst die Zusammensetzung des Sonnenlichts an. Sonnenlicht selbst ist weißes Licht, das aus sieben Farben besteht: Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Blau und Violett. Wenn es keine Hindernisse gäbe, wäre das Licht oder der Raum, den wir sehen, farblos. Der blaue Himmel, den wir sehen, entsteht dadurch, dass beim Durchdringen der Atmosphäre durch das Sonnenlicht ein Teil der sieben Lichtfarben absorbiert und ein Teil emittiert wird und nur der verbleibende Teil in unser Sichtfeld gelangen kann.

Der Grund hierfür liegt insbesondere darin, dass das Sonnenlicht beim Eintritt in die Atmosphäre auf atmosphärische Moleküle und in der Atmosphäre schwebende Partikel trifft und gestreut wird. Den Messungen der Wissenschaftler zufolge haben grünes, blaues und violettes Licht höhere Frequenzen und kürzere Wellenlängen. Rotes, orangefarbenes und gelbes Licht haben niedrigere Frequenzen und längere Wellenlängen. Beim Auftreffen auf Hindernisse in der Luft wird das blaue Licht überall „verstreut“ und bedeckt den gesamten Himmel. Dadurch wird der Himmel ins Blaue „gestreut“.

Da das Sonnenlicht morgens und abends schräg einfällt und einen langen Ausbreitungsweg hat, wird das kurzwellige blaue Licht nach dem Durchgang durch die dichte Atmosphäre im Wesentlichen von den in der Atmosphäre schwebenden Partikeln blockiert und kann nicht weit gelangen. Rotes Licht kann aufgrund seiner langen Wellenlänge Hindernisse problemlos überwinden und wird nicht so leicht blockiert. Es kann weiter entfernte Orte erreichen. Daher ist das Morgen- und Abendrot, das wir bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang sehen, oft rot.

Kurz gesagt: Der klare Himmel ist nicht blau, weil die Atmosphäre selbst blau ist oder weil sich in der Atmosphäre blaue Substanzen befinden, sondern aufgrund der Streuung des Sonnenlichts durch atmosphärische Moleküle und winzige, in der Atmosphäre schwebende Partikel. Aufgrund der Inhomogenität des Mediums. Das Phänomen, bei dem Licht von seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abweicht und seitwärts gestreut wird, wird als Lichtstreuung durch das Medium bezeichnet.

Und am Himmel an regnerischen Tagen? An einem regnerischen Tag ist der Himmel grauweiß. Da die Wolken dichter sind, ist die Hauptreflexion des Sonnenlichts schwächer als an einem sonnigen Tag und der Himmel erscheint dunkler als an einem sonnigen Tag. Wenn das Sonnenlicht die dichteren Wolken erneut durchdringt, wird es aufgrund des höheren Wassergehalts und der größeren Staubmenge in den Wolken reflektiert und zeigt hauptsächlich die Farbe des Staubs und kleiner Wassertröpfchen oder Eiskristalle. Daher sieht der Himmel an einem regnerischen Tag grauweiß aus.

Daraus können wir ersehen, dass die Farbe des Himmels, den wir sehen, je nach Dichte und Zusammensetzung der Atmosphäre unterschiedlich ist. Daraus können wir uns vorstellen, wie die Situation auf anderen Planeten ist.

Der Mars beispielsweise hat eine sehr dünne Atmosphäre, deren Hauptbestandteil Kohlendioxid ist und der Luftdruck an der Oberfläche weniger als 1 Atmosphäre beträgt. Da es häufig zu Sandstürmen kommt, befindet sich in der Atmosphäre noch immer viel Staub, der viele Eisenoxidpartikel in der Größe von Mikrometern bis Nanometern enthält. Wenn Sie also in den Himmel auf dem Mars schauen, können Sie bei klarem Wetter einen sehr hellblauen Himmel sehen, die meiste Zeit ist er jedoch gelblich.

Venus befindet sich am anderen Extrem. Da die Atmosphäre der Venus sehr dicht ist, beträgt der Luftdruck an der Oberfläche 93 Atmosphären, also das 93-fache des atmosphärischen Drucks. Die Hauptbestandteile sind Kohlendioxid sowie geringe Mengen Stickstoff, Wasser und Schwefeldioxid. Die Temperatur auf der Oberfläche der Venus erreicht mehr als 400 Grad Celsius. Wenn wir auf der Venus stehen und in den Himmel schauen, können wir überhaupt nicht hindurchsehen. Nur eine geringe Menge Licht kann seine Atmosphäre durchdringen. Der Himmel, den wir sehen, hat eine sehr trübe, erdige Gelbfarbe, ein bisschen so, als ob wir auf einen schweren Sandsturm treffen würden.

Himmelskörper wie der Mond und der Merkur haben fast keine Atmosphäre. Wenn Licht ihre Oberfläche erreicht, gibt es keine Veränderung und der Himmel, den wir sehen, ist farblos und durchsichtig. Reden wir über den Ozean. Warum ist die Farbe der Ozeane der Erde auch blau?

Auch die blaue Erscheinung des Meerwassers ist auf die Einwirkung des Sonnenlichts zurückzuführen. Je länger die Wellenlänge des Sonnenlichts ist, desto leichter kann es in das Meerwasser eindringen und vom Meerwasser oder Meereslebewesen absorbiert werden. Die meisten kurzen Wellenlängen werden reflektiert und gestreut und gelangen nicht ins Meerwasser.

Die Farbe des Wassers ändert sich je nach Umgebung. Im Wasser gelöste Elemente oder suspendierte Verunreinigungen können zu unterschiedlichen Farben des Wassers führen. Das Wasser, das wir normalerweise sehen, scheint farblos und durchsichtig zu sein. Das liegt daran, dass die Wassermenge relativ gering ist und die Wassermoleküle, aus denen das Wasser besteht, so wenig sichtbares Licht absorbieren, dass es fast ignoriert werden kann. Daher kann fast das gesamte sichtbare Licht Wasser durchdringen und Wasser erscheint unseren Augen auf natürliche Weise durchsichtig.

In Wirklichkeit erscheint reines Wasser jedoch hellblau. Dies können wir leicht feststellen, wenn das Wasser besonders reichhaltig und tief ist. Obwohl bereits erwähnt wurde, dass Wassermoleküle sehr wenig sichtbares Licht absorbieren, gibt es in Wassermolekülen so genannte „Wasserstoffbrücken“. Unter seinem Einfluss absorbiert Wasser rotes und grünes Licht etwas stärker als blaues Licht, wodurch blaues Licht leichter zu sehen ist.

Wenn reines Wasser eine bestimmte Tiefe erreicht, erscheint es blau, und je tiefer das Wasser, desto blauer ist es, wie beispielsweise bei den riesigen Eisblöcken im Ozean und bei Gletschern. Wenn Licht in sehr tiefes Meerwasser oder Eis eindringt, geht auf dem Weg immer mehr rotes Licht verloren. In einer Tiefe von mehreren Metern ist das rote Licht größtenteils verbraucht, blaues Licht kann hingegen sehr weit eindringen. Bevor es vollständig absorbiert wird, kann sich das blaue Licht ungehindert streuen und reflektieren, wobei ein Teil davon schließlich zur Oberfläche des Meerwassers oder Eises zurückkehrt und blaues Licht in unsere Augen strahlt. Darüber hinaus spiegelt die Oberfläche des Ozeans und der Seen oft den blauen Himmel wider, wodurch sie noch blauer erscheinen und eine Szene entstehen kann, in der Meer und Himmel eine einzige Farbe haben.