Этот вопрос я уже не раз обсуждал, приводя классические объяснения Тиндала, затем Релея, затем наиболее ясное и убедительное Мандельштама и даже своё дополнение к предыдущему.
(Не флюктуации плотности, которые могут быть слишком незначительны для достаточно интенсивного рассеяния света, а те же Фантомные Электрические Заряды, так же случайно и хаотически возникающие триллион - сто триллионов раз в секунду в воздухе и электромагнитные волны света как раз на НИХ и рассеиваются).
Но что-то, наверно, продолжало царапаться в башке, если опять возвращаюсь к этой теме.
В детстве я задал себе этот вопрос и дал столь же детское объяснение:
Ночью - небо не чёрное, а тёмносинее.
И заметил я, что ткань выглядит по-разному, сухая и мокрая. Сухая - какая-то 'белесая', а у мокрой - краски насыщенные. На основании этого наблюдения я и придумал тогда 'объяснение':
Де, воздух, всегда запылённый, рассеивает солнечный свет и придаёт БЕЛЕСОСТЬ тёмносинему ночному небу. Получается голубизна!
Не знал я тогда, что это 'объяснение' было придумано за много веков до меня. Хотя это нисколько не приуменьшает моего 'открытия', ведь я сделал его сам, без подсказки!
Поскольку 'классическое' объяснение Мандельштама основывается на том, что свет рассеивается на 'неоднородностях' плотности воздуха, флюктуациях его плотности , вызванных принятым в Молекулярно-Кинетической Теории хаотическим движением молекул газов, составляющих воздух, то из-за такого неупорядоченного движения, в одних местах на кратчайшее время, чисто статистически, появляются то более уплотнённые участки воздуха, то более разряжённые. Согласно закону Релея о рассеянии света (дифракции) на частицах, меньших длины световой волны, рассеяние происходит обратно пропорционально четвёртой степени длины волны. Это означает, что свет с вдвое более короткой длиной рассеивается этими атмосферными флюктуациями в шестнадцать раз сильней. Поскольку сине-фиолетовый свет имеет длину волны, близкую к половине длины красного света, то это и придаёт слою атмосферы голубой цвет.
Кстати, если допустить, что свет рассеивается НЕ ЛЮБЫМИ флуктуациями плотности, а лишь теми, которые представляют собой МОМЕНТАЛЬНЫЕ РАЗРЯЖЕНИЯ воздуха, то это 'примиряет теорию Релея и Мандельштама. Ведь вразряжениях расстояние между молекулами БОЛЬШЕ, чем с обычном воздухе или слегка сжатом.
И тогда свет МОЖЕТ РАССЕИВАТЬСЯ отдельными молекулами.
В связи с ввышесказанным, вопрос:
Почему небо в ясный солнечный день имеет голубую окраску, а не тёмносинюю-фиолетовую, ведь фиолета и ультрафиолета в солнечном свете предостаточно? Ведь более короткие, чем синие лучи рассеиваются в четвёртой стпени больше, чем синие и, тем паче, голубые?
(Конечно, не в шестнадцать раз, но в несколько раз больше!)
Давление и плотность воздуха в атмосфере меняются в соответствии с так называемой экспоненциальной барометрической формулой Больцмана.
Например,
На уровне океана давление воздуха 1013 мб (миллибара).
На высоте 10 км - 280 мб.
На высоте 20 км - 54.4 мб
На высоте 30 км - 12.4 мб
Таким же образом меняется и плотность.
Вообще, 90% всей массы атмосферы заключено в слое, высотой в 16 км.
К чему все эти данные?
К тому, что свет должен на чём-то рассеиваться. По Релею - на молекулах воздуха, что Мандельштам показал, как неверное преположение, ибо расстояние между молекулами слишком мало, чтобы свет мог на них рассеиваться, то есть испытывать дифракцию.
Но и по Мандельштаму, количество флюктуаций плотности связано напрямую с его плотностью. Чем плотнее воздух, тем в единице объёма будет больше флюктуаций, чем разряжённей воздух, тем, снова, в единице объёма их будет меньше!
Отсюда вывод:
Голубизна-синева воздуха должна быть максимальной у поверхности Земли и должна падать с увеличеним высоты. То есть, если человек или фотоаппарат смотрит вдаль на уровне океана, голубизна вдали должна быть максимальной. Если он смотрит вдаль с верхушки горы или небоскрёба, опять, он должен увидеть слой синевы, сгущающейся к поверхности и бледнеющий до полной бесцветности по мере поднятия линии взгляда (или фотоаппарата).
'Столбы света' освещённого зенитным прожектором воздуха, сбоку НЕ СВЕТЯТСЯ голубым светом, хотя мы как раз видим именно рассеянный свет. Допустим, что светятся пылинки, а не сам воздух. Но по мере нарастания высоты 'столба света' он должен 'голубеть', ибо пылинок всё меньше и преобладающую роль ничинают играть флуктуации плотности воздуха. Однако такого не наблюдается!
Также и при полной Луне. Воздух вокруг неё тоже должен светиться голубизной. Опять, незаметно!
Когда с бомбардировщика сбрасываются бомбы, взрывающиеся на поверхности Земли, сверху можно видеть расширяющиеся кольца взрывных волн. По идее, каждое такое кольцо должно быть синим-фиолетовым, а не просто прозрачной средой большей плотности и потому видимой из-за преломления рассеянного на ней света.
Когда сверхзвуковой самолёт переходит 'звуковой барьер', за ним бежит волна сжатого воздуха, которая тоже должна быть тёмно-синего цвета, (воздух в волне сжат, плотность больше, а значит молекул и флюктуаций больше). На самом деле, она белесовато-туманная или желтоватая (как 'целофан' по словам пилота, наблюдавшего эту волну сжатого воздуха, когда его самолёт преодолел звуоковой барьер').
И пыль здесь не при чём, так как высота полёта десять-пятнадцать километров.
Наконец, как выглядит небо из иллюминатора самолёта, летящего на высоте 10-15-29-30 км?
Оно должно быть бледно-светло светящимся, а никак не тёмнеющим в глубокую синеву! Ведь там, на высоте, выше 16 км, основная масса атмосферы уже ВНИЗУ. А значит и рассеяние на молекулах или флуктуациях.
Почему космонавты, смотря на Землю из спутника сквозь тот же слой атмосферы, но смотря 'вниз', а мы на земле смотрим 'вверх' , почему они отлично всё видят сквозь две-три сотни километров того же слоя воздуха, но никакого, 'ослепляющего' их и фотоаппараты, голубого свечения не не замечают?
Мы смотрим вверх и видим сплошную толщу голубого свечения.
Они смотрят 'вниз' на ту же толщу и накакого сплошного голубого свечения не видят!
Снова и снова:
Чем плотней воздух, тем больше в единице его объёма молекул.
Чем больше молекул, тем больше, чисто статистически, флюктуаций плотности в нём за счёт Брауновского движения. Так что и по теории Релея и по Мандельштаму (с которым я более согласен, чем с Релеем) голубизна атмосферы 'в разрезе' должна расти к поверхности и уменьшаться с высотой. Но на деле всё выглядит и ЕСТЬ иначе. Синева неба с подъёмом всё возрастает по насыщенности и переходит в тёмносинее - на грани с чернотой (то есть ОТСУТСТВИЯ света) космоса.
Сегодня военные самолёты забираются на высоты, вдвое, превышающие 16 км. И мы с поверхности иногда видим микроскопический профиль высоко летящего самолёта с белыми полосами конденсации за ним.
Но, если нас от него отделяет толща из 16 км светящейся голубым рассеянным светом атмосферы ( её 90%!!!), то мы, по идее, никак не должны его видеть, тем паче, что ОН САМ НЕ СВЕТИТСЯ подобно звёздам или Луне! Но мы его видим!!! Сквозь почти всю толщу атмосферы!
Так что?
Светится слой весьма разряжённого воздуха НАД НИМ, а вся толща плотного газа ничего не рассеивает?
Если принять идею Релея о рассеивании света отдельными молекулами, и учесть, как было сказано выше, что в разряжённом воздухе расстояние между молекулами существенно возрастает, то именно самые верхние слои атмосферы и создают упомянутую синеву.
Но все прочие вопросы попрежнему остаются без ответа,
Земля из космоса и с Луны видится не голубым сияющим рассеянным голубым светом шариком, а вполне ясно разичимыми облаками, материками и океанами.
Получается странная картина: На поверхности, освещённой Солнцем Земли, мы все видим голубое небо, из-за свечения которого звёзды и Луна практически не видны. Зато в 'обратном' направлении, никаких голубых свечений, окутывающих весь шарик нет! Атмосфера пропускает свет от Земли и к Земле совершенно по-разному??? Нелепость!
На это оптики могут снисходительно объяснить, что всё дело в контрасте.
Земная поверхность столь сильно отражает свет, что он превалирует над голубым свечением атмосферы.
И что голубое свечение рассеянного солнечного света хорошо видно лишь в тонком слое на фоне 'черноты' космоса. Но тогда это нисколько не противоречит идее 'отбеливания' черноватой синевы космоса, и, с другой стороны, на Земле есть немало мест, ПЛОХО отражающих свет. И уж там-то эта голубизна ДОЛЖНА прояляться. Но её нет!
Кроме того, даже любой отражённый от рельефа земной поверхности свет, должен восприниматься глазами или фотоаппаратами из космоса как слегка 'подголублённый'. С 'примесью' точно дозированной 'синевы'!
Я никоим образом не подвергаю сомнению закон Релея!
Но, возможно, его ПРОСТО НЕЛЬЗЯ ПРИМЕНЯТЬ для объяснения синевы неба!
Значит древние представления и мои, детские и глупые, о синеве неба, не столь уж абсурдны?
И последняя, ну, совсем фантастическая мыслишка, пришедшая только что в голову во время мытья посуды после обеда:
Как известно, свет неба ПОЛЯРИЗОВАН!
Это значит, что молекулы воздуха , несмотря на хаотическое движение, тем не менее, ориентированы относительно поверхности Земли вполне определённым образом.
Из-за гравитационного поля Земли или его магнтного поля. Последнее менее вероятно!
В виду того же феномена молекулы НЕ РАССЕИВАЮТ хаотично свет ВО ВСЕХ НАПРАВЛЕНИЯХ, а лишь НАПРАВЛЕННО, близко к вектору ускорения свободного падения, то есть по радиусу К ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, Тогда это псевдо - рассеянное излучение действительно направлено лишь в одну сторону, к Земле, а НЕ ОТ НЕЁ! Излучение неба ориентированно влиянием гравитационного поля Земли на молекулы воздуха только в сторону земной поверхности!
Если принять и это допущение, что практически все вопросы снимаются!
6 V 2023
P.S. Если оно верно, то следует допустить то, что молекулы воздуха не движутся отдельно друг от друга, а образуют некие несимметричные относительно центра масс комплексы-конгломераты, которые уже и поворачиваются полем тяготения определённым образом, так, что их излучение рассеянного света поляризованно и анизотропно направлено к земной поверхности. Или, точнее, их фантомные заряды превращаются в некие диполи или квардруполи, излучающие вторичные волны лишь в одном направлении.