Himlen är utrymmet ovanför jordens yta eller något annat astronomiskt objekt . I det allmänna fallet, ett panorama som öppnas när det ses från detta objekt i riktning mot rymden.
Utseendet på jordens himmel beror på tid på dygnet, årstid och huvudvädret. Moln och jordens satellit, månen , är ofta synliga på den . Synen på jordens himmel från ett flygplan som flyger över regnmoln kan skilja sig betydligt från dess syn på den tiden från jordens yta.
Molnfri daghimmel är blåtonad . Under soluppgång och solnedgång dyker nyanser av gult , orange och rött upp på himlen , och ibland kan du se en grön stråle .
På natten ändras den blå och blå färgen på himlen till mörkblå, se nedan. Månen , stjärnorna och andra astronomiska objekt kan ses tydligt . Stjärnhimlen är en samling armaturer som är synliga på natten eller i skymningen på himlavalvet.
En molnfri daghimmel ser blå ut eftersom luft , eller snarare suspenderade partiklar och densitetsfluktuationer i den, sprider kortvågigt (blått) ljus starkare än långvågigt (rött). På grund av detta, om vi tittar på den del av himlen utanför solen, kommer vi att se färgen blå - resultatet av en blandning av en stor mängd blått och lila och en liten mängd andra färger. Den röda färgen på solnedgången förklaras också av ljusets spridning . Under solnedgången och gryningen färdas en ljusvåg en mycket längre väg i atmosfären tangentiellt till jordens yta än under dagen längs vertikalen. På grund av detta går det mesta av det blåa och till och med gröna ljuset åt sidorna, medan solens direkta ljus, liksom molnen och himlen nära horisonten upplyst av det , är målade i röda toner .
Spridning och absorption är de främsta orsakerna till dämpning av ljus i atmosfären. Spridningen varierar som en funktion av förhållandet mellan diametern hos spridningspartikeln och ljusets våglängd. När detta förhållande är mindre än 1/10 uppstår Rayleigh-spridning , där spridningskoefficienten är omvänt proportionell mot våglängdens fjärde potens. Vid stora värden på förhållandet mellan partikeldiametern och våglängden ändras spridningen enligt Mie-teorin ; när detta förhållande är större än 10 börjar den geometriska optikens lagar att fungera .
Enligt de gamlas åsikter var himmel och jord (för de gamla grekerna - Uranus och Gaia , för de gamla egyptierna - Nut och Geb ) gudarnas och elementens stamfader.
Himlens ljusstyrka, beroende på tid på dygnet, höjd, riktning, solens position, luftfuktighet, damm och aerosolinnehåll, är föremål för betydande fluktuationer. Ljusstyrkan på daghimlen på en höjd, endast på grund av ljusspridning , kan variera med nästan två storleksordningar [1] [2] . Här är några ljusstyrkavärden vid havsnivån.
Himlens ljusstyrka vid havsnivån | ||
Höjd | Skenbar ljusstyrka | Förklaring |
---|---|---|
☉ | upp till 20 000 cd / m² | Klar himmel vid horisonten vid en solhöjd på 30° och atmosfärisk transparens p = 0,80 [3] |
10 000 cd/m² | Dagshimlen är täckt av lätta moln [4] | |
☉ | 8120 cd/m² | Klar himmel i zenit på en höjd av ☉ 60° och minskad atmosfärisk transparens p = 0,64 [5] |
☉ | 5170 cd/m² | Klar himmel i zenit på en höjd av ☉ 60° och genomsnittlig atmosfärisk transparens p = 0,74 [5] |
☉ | 3080 cd/m² | Klar himmel i zenit på en höjd av ☉ 30° och minskad atmosfärisk transparens p = 0,64 [5] |
☉ | 2270 cd/m² | Klar himmel i zenit på en höjd av ☉ 30° och genomsnittlig atmosfärisk transparens p = 0,74 [5] |
☉ | 1490 cd/m² | Klar himmel i zenit på en höjd av ☉ 30° och ökad atmosfärisk transparens p = 0,83 [5] |
☉ | 790 cd / m² | Klar himmel i zenit på en höjd av ☉ 10° och atmosfärisk transparens p = 0,80 [6] |
☉ | OK. 1 cd/m² | Himlen under en total solförmörkelse ( 2008 års förmörkelse ) [7] |
OK. 0,005 cd/m² | Fullmånehimmel [ 8] | |
0,01—0,0001 cd/m² | Natt mörkblå himmel [5] [9] |
Himlens ljusstyrka minskar med höjden, dess färg skiftar från blått till blått och sedan till lila med höjden . Detta förklaras av följden av ljusspridning av atmosfärens tjocklek längs spektrumet från kortvågsstrålning till långvågig strålning, det vill säga de övre lagren av atmosfären sprider osynliga UV-strålar , violetta strålar sprider sig nedre, blå och då sprids blå strålar ännu lägre [10] . Om vår atmosfär var tjockare, skulle den molnfria daghimlen kunna vara vitaktig med en grönaktig nyans, ännu tjockare - gul, orange (som på Saturnus måne Titan och Venus , se utomjordiska himlar ) och röd. Dessa nyanser kan ses under gryningen , som nämnts ovan.
Om himlen är täckt av moln , moln , dis , dimma och andra fenomen, faller ljusstyrkan som helhet ojämnt, stegvis med höjden, i vissa områden kan den öka, till exempel vid utgången från molnen. En klar himmel minskar sin ljusstyrka mer gradvis, nästan exponentiellt [11] . Upp till höjder på 100–110 km sjunker ljusstyrkan med ungefär en faktor 2 gånger 4–5 km [12] ; över 100 km saktar minskningen av ljusstyrkan ner och beror i allt högre grad på den luminiscerande emissionen av atomer i jonosfären [ 13] .
Himlen vid middagstid på en höjd av 30 km på grund av kontrasten med molnen fångades inte på bilden och ser svart ut
Himlen med mindre ljusstyrka under en total solförmörkelse : himlens färg och två planeter är synliga , det finns inga stjärnor
Himlen i zenit mitt i den civila skymningen , ljusstyrkan överdriven
Det är känt att människor som har varit i stratosfären beskriver himlen som väldigt mörk, nästan kosmisk, och överraskande nog inte hitta stjärnor på den [14] [15] [16] . I början av 1930-talet förväntade sig den schweiziske forskaren Auguste Piccard att se stjärnorna redan när han gick upp 15–16 km [17] . Efter att ha flugit på FNRS-1 stratosfärballongen drog han slutsatsen att stora stjärnor kan ses på höjder av åtminstone 20–25 km [18] . Men inte ens dessa höjder räcker. Senare mätningar och beräkningar visade att den verkliga ljusstyrkan på den stratosfäriska himlen på dagtid motsvarar ganska ljus tidig skymning och total solförmörkelse , synligheten av de första stjärnorna med blotta ögat flyttas närmare mesosfären . Men fram till nu finns det i underhållningslitteraturen och i seriösa källor uttalanden om en fullfjädrad natthimmel dagtid på höjder av 20-30 km med förmåga att navigera dit efter stjärnorna [19] .
Det observerade och fotograferade mörkret i zenit i stratosfären beror på dess skarpa kontrast mot solen, himlen nära horisonten och bollens upplysta ytor med kabinen [20] [21] , samt den minskade känsligheten av mänskliga ögon till blått och violett ljus under dagtid . Svårigheterna med flyg och syresvält kan ytterligare minska ögonens mottaglighet för ljus. I skymningen ökar känsligheten för blått ljus ( Purkinje-effekten ) [22] och en person har mycket tid på sig att vänja sig vid den minskade belysningen och se himlens färg.
En liknande effekt av den mörka himlen och den skenbara närheten till rymden kan observeras och fotograferas på ett flygplan, i bergen, och ibland vid havsnivån med hög luftgenomskinlighet, när den blå färgen på himlen är "täppt" med en mycket starkt reflekterat sken av moln, snötäckta bergssluttningar och glasade byggnader.
I början av 1950-talet skedde en omvänd överdrift av ljusstyrkan på himlen på hög höjd på grund av ofullkomliga instrumenteringsraketer och oförmågan att motbevisa detta med direkta observationer. Sedan trodde man att efter 35-40 km upphör himlens ljusstyrka att minska och upp till 135 km är den 1-3% av marken eller cirka 10 tusen gånger mer än nattbakgrunden, vilket förklarades av den kraftfulla dagen självlysande glöd av den övre atmosfären [11] [23] [ 24] [25] . Senare bekräftades detta inte [26] [27] .
Följande tabell visar medelvärdena för ljusstyrkan på en molnfri himmel i zenit , minskande med höjden, vid en position av solen 30-35 grader över horisonten. En jämförelse av synen på himlen med skymningen visas , vilket sker i den vetenskapliga litteraturen. I skymningen störtar solen till en viss vinkel under horisonten, himlen mörknar när den stiger och gradvis visas allt mindre ljusstarka stjärnor. Det bör dock noteras att även under goda observationsförhållanden i skymningen ser människor tydligt stjärnor med en fördröjning på 1,5 magnituder från den specificerade tröskeln [28] . Och under förhållanden med transatmosfärisk flygning, när starkt solljus och en upplyst yta orsakar pupillsammandragning och hindrar ögonen från att byta till mörkerseende , är synbarheten av stjärnor under dagtid mycket begränsad även på kosmiska höjder och på månen [29] .
Dessutom indikeras vissa fenomen som med sin ljusstyrka kan störa observerande stjärnor inte bara i stratosfären utan också i mesosfären och bortom Karmanlinjen .
Ljusstyrkan hos en molnfri himmel i zenit på olika höjder vid en position av solen 30-35° över horisonten | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Höjd | Terrestra skymning och tröskelstorlek [#1] | Skenbar ljusstyrka | Anteckningar, fakta och subjektiva intryck | ||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
150 km | från 0,000003 cd / m² [30] [2] |
150-160 km - himlen blir svart [31] [32] : ljusstyrkan närmar sig den lägsta ljusstyrkan som kan urskiljas av ögat 1⋅10 -6 cd/m² [4] . | |||||||||||||||||||||||||||||||
140 km | POLAR LJUS | Norrsken på en höjd av 90–400 km har en ljusstyrka på upp till 1 cd/m² [33] [34] | |||||||||||||||||||||||||||||||
130 km | från 0,000005 cd/m² [35] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
120 km | från 0,00001 cd/m² [35] | Över 100 km motsvarar stjärnornas synlighet på dagtid med natten [28] . | |||||||||||||||||||||||||||||||
110 km | från 0,00003 cd/m² [35] | Vintergatans bakgrundsljusstyrka är cirka 0,0004 cd/m² [36] | |||||||||||||||||||||||||||||||
100 km | Luftglöd -15° 5,6 led. | 0,00044 cd/m² vid en höjd av ☉ 35° [28] |
Mörkbrun-violett färg, ljusstyrkan närmar sig nattetid 0,01-0,0001 cd/m² [1] [37] Maximum av atmosfärens naturliga glöd [38] . | ||||||||||||||||||||||||||||||
90 km | -11° 5,0 led. | 0,0025 cd/m² ☉ 35° [28] | Himlen är som en månbelyst natt , när den har en ljusstyrka på cirka 0,005 cd/m² [8] | ||||||||||||||||||||||||||||||
80 km | NLC –9° 4,5 led. | 0,015 cd/m² ☉ 35° [28] | På sommaren kan det finnas nattlysande moln med en ljusstyrka på upp till 1–3 cd/m² [39] | ||||||||||||||||||||||||||||||
70 km | -7° 3,8 led. | 0,086 cd/m² ☉ 35° [28] | Två dussin stjärnor upp till 2:a magnituden är synliga [8] | ||||||||||||||||||||||||||||||
60 km | -6° 3,2 led. | 0,323 cd/m² ☉ 35° [28] | Himlen i sin zenit motsvarar slutet av civil skymning . | ||||||||||||||||||||||||||||||
50 km | -5° 2,6 led. | 1,4 cd/m² ☉ 35° [28] | Synliga planeter och stjärnor upp till 1:a magnitud [8] | ||||||||||||||||||||||||||||||
40 km | -4° 1,9 led. | 4,74 cd/m² ☉ 35° [28] | Himlen är som början på den blå timmen . Ljusstyrkan för snö på en fullmåne är 5 cd/m² [4] | ||||||||||||||||||||||||||||||
30 km | -3° 1,1 led. | 18,3 [28] ; 20 cd/m² eller 1/120 mark [37] |
Lila -svart färg [40] [41] . På norra halvklotet är inte en enda stjärna synlig för blotta ögat , ibland kan de ljusaste planeterna ( Venus , Mars , Jupiter , mycket sällan Saturnus ) ses [28] | ||||||||||||||||||||||||||||||
25 km | 40 cd/m² ☉ 30° [10] | Den maximala höjden för pärlemormoln är 25–27 km. | |||||||||||||||||||||||||||||||
22 km | Färgen på mörkblått tyg i ljuset av kvarts och konventionella lampor [15] [16] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
21 km | pärlemormoln | Svart-violett-grå, svart-grå färg. Stjärnorna är inte synliga [42] [14] [43] | |||||||||||||||||||||||||||||||
20 km | Djupt blå lila, svart lila grå [42] [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
19 km | 74,3 cd/m² ☉ 30° [20] | Mörklila mörk, svart lila grå [42] | |||||||||||||||||||||||||||||||
18 km | -2° [28] -0,3 mag. | [44] 100 cd/m² ☉ 30° [10] | Inked svart sammet ; _ himlen är som en solförmörkelse [45] | ||||||||||||||||||||||||||||||
17 km | Mörklila [46] ; mörk mörklila färg [42] [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
16 km | Mörklila [47] , mörk mörklila, skiffergrå [42] [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
15 km | Mörkblått, lila, nästan svart [47] ; svart blå [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
14 km | Mörkblå [47] ; svart blå [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
13 km | Mörklila färg [42] [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
12 km | –1° [48] | 280 cd/m² (11,6 km) [49] | Marinblå [42] | ||||||||||||||||||||||||||||||
11 km | Marinblå [42] [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
10 km | Spindriftmoln | 392 cd/m² (10,4 km) [50] | Över 10–15 km blir himlen mörklila [51] | ||||||||||||||||||||||||||||||
9 km | Marinblå [42] [14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
8 kilometer | 0° [48] | 441 cd/m² (8,4 km) [49] | Mörkblå färg [42] [14] . Venus kan vara synlig [28] | ||||||||||||||||||||||||||||||
7 km | Ljusstyrkan sjunker nästan exponentiellt med en faktor 2 över 4–5 km [11] [12] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
6 km | 770 cd/m² (5,5 km) [50] | Efter 5 km finns det lite vattenånga i luften [52] . | |||||||||||||||||||||||||||||||
5 km | Blåblå himmel [53] . | ||||||||||||||||||||||||||||||||
4 km | Blå-blå himmel [53] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
3 km | +5° [48] | St. 1000 cd/m² [10] | Intensiteten på himlens glöd är ungefär 2 gånger mindre än marken [11] | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 km | Cumulus moln | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1 km | ☾ | Månens ljusstyrka sett från ytan är 2500 cd/m² [4] | |||||||||||||||||||||||||||||||
0 km | +30° | 2230 cd / m² | Ljusstyrkan för zenit vid en genomsnittlig genomskinlighet och solens höjd är 30° [50] . | ||||||||||||||||||||||||||||||
Höjd | Ground Twilight [#1] | Ljusstyrka | Notera | ||||||||||||||||||||||||||||||
Anteckningar
|
Hela himlavalvet
Himmel med lätta moln
Himmel med stormmoln
Under soluppgången _
Natthimlen med månen och moln
Vit natt. Severodvinsk . Tid 00:48
Röd solnedgång på sjön Turgoyak .
Molnig morgonhimmel
Mars himmel vid solnedgången
Ordböcker och uppslagsverk | |
---|---|
I bibliografiska kataloger |