И опять о синеве неба

Продолжение предыдущей заметки «Снова, почему небо синее?»

https://www.youtube.com/watch?v=4QsEPEhq5yk

Вопрос оказался трудней, чем казалось мне сначала.  С момента, когда я впервые прочитал объяснение синего цвета неба, данное Л.Мандельштамом, мне оно представилось очень убедительным и толковым, в отличие от теории Рэлея. Действительно, через абсолютно прозрачную среду (воздух или воду, если в них нет каких-либо нарушений их оптической плотности)  свет проходит БЕЗ РАССЕЯНИЯ, хоть и молекул для оного предостаточно. Значит рассеяние света на молекулах воздуха по Рэлею, обратно пропорциональноe  четвертой степени длины волны, вступает в явное противоречие с экспериментом и логикой, а именно, для рассеяния необходимы некие неоднородности среды, малые по сравнению с длиной световых волн и расположенные друг от друга тоже гораздо дальше, чем расположены молекулы в воде или воздухе.

Но в указанной выше заметке я рассматриваю некие противоречия обеих теорий  с практикой.
Там же я высказываю осторожную мысль о том, что при определённых условия прав и Рэлей. Например, поскольку с высотой атмосфера становится всё более разряжённой, это значит, в любом данном объёме воздуха содержится МЕНЬШЕ молекул и, следовательно, расстояние между ними становится достаточным для рассеяния света уже на отдельных молеклах. Ведь Мандельштам использовал для доказательства плотность воздуха на уровне моря!
На Западе, кстати,  идея Мандельштьама вообще не является ОБЩЕПРИНЯТОЙ, что меня всегда удивляло. А такой известный физик  как Макс Борн в своей статье «Статистика в физике» упоминает как раз синеву неба ПО ТЕОРИИ МАНДЕЛЬШТАМА, прямо указывая: «Одно из самых важных следствий этих флюктуаций – это голубой цвет неба: он является следствием самопроизвольных сжатий и разряжений воздуха, на которых рассеивается солнечный свет».
В общем, вроде бы,  прав всё же Мандельштам.

Но я в предыдущей заметке задал, среди прочего, вопрос: Почему мы видим какой-нибудь очень высоко летящий (обычно военный) самолёт, ведь нас от него отделяет толща плотного , а значит наиболее сильно рассеивающегося воздуха в 15-20 км! Напоминаю, что 90% всей массы атмосферы Земли сосредоточены в ближайшем к Земле слое, толщиной в 16 км.

И вот сегодня, чувствуя прежнее «царапание» идеи в голове, я наткнулся на короткий фильм о запуске ЛЮБИТЕЛЬСКОЙ самодельной ракеты где-то в Калифорнии на высоту до 90 километров. Ракета была снабжены видеокамерой. И я записал в памяти моего компьютера целую серию сделанных на разных высотах снимков. Что бросилось в глаза, так это – тоненькая полоска синевы, видимая у горизонта в ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ, а не синий цвет, максимально насыщенный у Земли и постепенно бледнеющий с высотой из-за растущей разряжённости.
На пыль ссылаться нельзя, ибо пыль не поднимается выше нескольких километров (об этом говорит и белый туманный след за высоко летящим самолётом! Конденсация переохлаждённого водяного пара на частичках выброшенных струёй газов из дивгателя, как на центрах конденсации).
Итак, это даёт ответ на вопрос о высоко летящем самолёте:
Свет таки рассеивается НЕ флюктуациями плотности по Мандельштаму, а молекулами воздуха, НО В САМЫХ ВЕРХНИХ, РАЗРЯЖЁННЫХ слоях атмосферы. Поэтому мы и видим высоко летящий самолёт, как маленький тёмный контур на фоне ярко голубого неба!

Резюмируя, можно сказать, что хотя и Мандельштам совершенно верно указал на невозможность рассеяния света плотной частью атмосферы, но в реальности этого и НЕ ПРОИСХОДИТ, а рассение просиходит не на флюктуациях, а именно на молекулах по Рэлею, НО ТОЛЬКО в верхних слоях разряжённого воздуха. 
Это сразу отвечает на многие вопросы в моей предыдущей заметке: Почему со спутников мы отлично видим все подробности рельефа на Земле, как будто никакой синевы и не бывало, а снизу мы видим её до того яркой, что «забивает» свет звёзд и отражённый свет от Луны.
НЕ ПЛОТНЫЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ со множеством молекул и их огромным количеством флюктуаций рассеивают синий свет, а как раз эти НЕПЛОТНЫЕ, разряжённые слои верхних частей атмосферы. Где молекул меньше и поэтому они МОГУТ рассеивать свет так, как это говорится в теории Рэлея. Но они очень ПРОЗРАЧНЫ.  Поэтому синева видна лишь при «боковом рассмотрении»  этих слоёв, когда их толщина максимальна. Поэтому на снимках мы видим синеву у горизонта видения и лёгкую дымку синевы от него в нашу сторону, постепенно исчезающую!

Так что ПРАВ всё же Рэлей, но он не указал на эту особенность именно РАЗРЯЖЁННЫХ СЛОЁВ атмосферы.
А Мандельштам взял, наоборот, максимальную плотность воздуха у поверхности и указал, что там рассеяния молекулами быть не должно! И он был ПРАВ, но он, как и Рэлей, «забыл» что плотность воздуха изменяется с высотой, а с ней и СПОСОБНОСТЬ ОТДЕЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ РАССЕИВАТЬ СИНИЙ СВЕТ!
Надеюсь, что объяснения в ЭТОЙ заметке снимают все трудности и проьлемы синевы неба.
Faciant meliora potentes.
14 V 2023