Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Этим вопросом заинтересовался и великий английский ученый Исаак Ньютон. Он сразу отверг предшествующие теории. Проводя многочисленные опыты со смешением цветов, Ньютон убедился в том, что смесь белого и черного цвета никогда не образует голубого. Наблюдения заставили его отбросить и предположение о том, что синий цвет есть истинный цвет воздуха. Ведь в этом случае Солнце и Луна на восходе и закате должны казаться не красными, как это есть в действительности, а голубыми. Такими выглядели бы и вершины отдаленных снежных гор. Если бы воздух был окрашен даже очень слабо, то толстый слой его по своим свойствам был бы таким же, как окрашенное стекло. Но если смотреть сквозь окрашенное стекло, то все предметы кажутся такого же цвета, как это стекло. Однако отдаленные снежные вершины представляются нам розоватыми, а вовсе не голубыми.

Ньютон предположил, что голубая окраска неба и обыкновенная радуга вызываются одними и теми же причинами. Он считал, что это результат особого рассеивания света на мелких водяных пузырьках, которые, по его мнению, всегда присутствуют в воздухе.

Радуга действительно образуется при прохождении солнечных лучей через рои дождевых капель. Свет Солнца входит в каплю, преломляясь на ее поверхности, отражается от ее задней границы и вновь преломляется, выходя из капли. При этом белый свет, излучаемый Солнцем, распадается на составляющие его цвета. Каждый из них распространяется в определенном направлении. Семь цветов радуги кажутся исходящими из узких дугообразных участков небосвода. При этом Солнце находится за спиной наблюдателя.

Но гипотеза Ньютона о происхождении голубого цвета неба теперь кажется нам очень странной. Известно, что в ясную погоду, когда небо сияет особой голубизной, в нем нет водяных капель. Однако в то время считалось, что водяные пары собираются в воздухе в виде маленьких пузырьков, напоминающих мельчайшие мыльные пузыри. Ньютон, как и другие ученые того времени, думал, что эти пузырьки в течение длительного времени плавают в воздухе.

Много позже идею Ньютона опровергли метеорологи. Наблюдения и измерения доказали, что водяных пузырьков, присутствием которых Ньютон объяснял окраску неба, в действительности не существует.

В таком состоянии находился вопрос о голубом цвете неба, когда за его разрешение взялся английский физик Релей.

Пылинки вместо пузырьков

Релей занимался оптикой, а люди, посвятившие свою жизнь науке о свете — оптике, много времени проводят в темноте. Посторонний свет мешает оптическим исследованиям, поэтому окна оптической лаборатории почти всегда затянуты черными светонепроницаемыми шторами.

Человеку, впервые входящему в оптическую лабораторию, прежде всего бросаются в глаза пучки света, вырывающиеся из приборов. Эти пучки четко видны в окружающей тьме. Они наглядно подтверждают, что свет распространяется прямолинейно.

Однако для того чтобы убедиться в прямолинейности распространения света, не обязательно заходить в оптическую лабораторию. То же самое можно увидеть в солнечный день в любой затемненной комнате. Через щели ставней или занавесей пробиваются яркие солнечные лучи, пересекающие комнату и падающие на стены или на пол.

Прямолинейность распространения света стала известной людям в глубокой древности именно из таких простейших наблюдений. Можно считать твердо установленным, что свет в пустоте распространяется по прямой линии.

Но как согласовать с прямолинейным распространением света тот факт, что мы видим световые лучи, глядя на них сбоку? Ведь солнечный свет в темной комнате идет от щели в ставне к полу. Наш глаз расположен в стороне от его пути, и, тем не менее мы видим этот свет. Мы видим и столб света от прожектора, направленного в небо. Значит, часть света отклоняется от прямолинейного пути и распространяется в стороны, попадая в наши глаза.

Присмотревшись, легко обнаружить множество пылинок, непрерывно кружащихся на пути световых лучей. Некоторые из них сравнительно велики. Большинство же имеет очень малые размеры. Все они ярко освещены и поэтому выделяются на темном фоне. В наш глаз попадают лучи, рассеиваемые пылинками, лучи, которые, встречая препятствия, поворачивают свой путь и распространяются по прямой от рассеивающей пылинки к нашему глазу. Возможно, что вид пылинок, танцующих в световом луче, послужил Релею исходной точкой для построения новой теории происхождения окраски неба.