Универсальность рассеяния света

Роль рассеяния света трудно переоценить. Она огромна. Универсальность процесса рассеяния поистине удивительна. Свет от самых разнообразных источников рассеивается в атмосфере постоянно и повсеместно. Даже привычное нам отражение света от окружающих нас твердых предметов и водных поверхностей, благодаря которому мы их видим, можно рассматривать как частный случай рассеяния, происходящего на "плотно упакованных" атомах и молекулах твердых и жидких тел. Где бы мы ни находились, под открытым небом или в помещении, в каком бы направлении ни посмотрели, мы отовсюду встречаем потоки рассеянного света. Атмосфера в буквальном смысле слова заполнена рассеянным светом, потоки которого постоянно пересекают ее в самых разнообразных направлениях.

Рассеяние происходит как вблизи поверхности Земли, так и на всех уровнях в атмосфере и далеко за ее пределами. В процессе рассеяния участвует все вещество атмосферы. Это молекулы и атомы газов, составляющих воздух на разных высотах. Это многочисленные разнообразные по происхождению, составу, размерам, форме твердые частички, взвешенные в воздухе. Это продукты конденсации водяного пара в атмосфере - различных размеров капельки воды и кристаллы льда, составляющие дымки, туманы, облака, осадки. Все перечисленные твердые и жидкие частички, находящиеся в атмосфере во взвешенном состоянии, называют аэрозолями.

Рассеяние происходит во всех длинах электромагнитных волн, от самых коротких 7"-лучей и рентгеновских лучей до самых длинных радиоволн. Нас, в первую очередь, будет интересовать рассеяние световых волн, а в отдельных случаях - близких к ним ультрафиолетовых и инфракрасных волн.

Примеры явлений, обусловленных рассеянием, да и непосредственно сам рассеянный свет мы видим ежедневно в самых разнообразных проявлениях. Перечислим только некоторые из них. Это голубой купол небосвода: изменчивость его цвета, яркости, да и форма непосредственно обусловлены рассеянием света. Это различные оптические явления во время сумерек, красочные зори, сопровождающие восходы и заходы Солнца. Это ограниченная дальность видимости объектов в атмосфере. Когда вы не можете вылететь из какого-то пункта по погодным условиям и ждете разрешения на вылет часами, а случается, и сутками, или, наоборот, ваш самолет не принимает пункт назначения, то в этом, в конечном итоге, тоже часто повинно рассеяние света. Чтобы посадить самолет, летчик должен увидеть с определенного, не ниже некоторого минимально допустимого, расстояния днем - взлетно-посадочную полосу (она видна благодаря отраженному от нее дневному свету), ночью - хотя бы некоторое минимальное количество сигнальных огней, подводящих самолет к полосе, и огней на самой полосе, обозначающих ее положение и границы. При наличии над районом аэродрома тумана, низких плотных облаков, выпадающих осадков (особенно снегопадов) аэродром "закрывается", не разрешается посадка, а иногда и взлет самолетов. Почему? Рассеяние света в таких аэрозольных скоплениях, как туманы, облака, осадки, настолько велико, что сквозь них не может "пробиться" ни свет, отраженный от взлетно-посадочной полосы, ни свет ее сигнальных огней. Рассеяние света делает эти аэрозольные скопления непрозрачными для световых лучей уже при толщине облака или тумана порядка 200 - 300 м.

Многочисленные и разнообразные световые явления, наблюдаемые в облаках или выпадающих осадках, такие, как знакомые всем радуги, глории, нимбы, круги и дуги гало,- все они обязаны своим происхождением рассеянию света, или, лучше сказать, они непосредственный результат рассеяния света.

Важна роль рассеяния света в жизни человека. Мы пользуемся рассеянным светом внутри зданий и на открытом воздухе в дневные часы, когда Солнце закрыто облаками. В некоторых районах мира, где часто повторяются облака слоистых форм, доля рассеянного света в общей сумме солнечного света, поступающего на земную поверхность за год, достигает 50%, а в ряде мест даже 80%.

Благодаря рассеянию света в атмосфере переход ото дня к ночи и от ночи ко дню совершается не мгновенно, а растягивается на некоторый промежуток времени. Ночью Земля продолжает получать рассеянный свет от различных источников. Рассеянный солнечный и звездный свет поступает от зодиакального пылевого облака, находящегося в межпланетном пространстве Солнечной системы. Рассеяние света происходит в газопылевых туманностях в межзвездном пространстве нашей Галактики и далеко за ее пределами в других галактиках, в других звездных мирах. Вся безграничная Вселенная заполнена разнообразными скоплениями вещества и всюду происходит рассеяние света.