Всегда было интересно - смотришь вверх, небо голубое и яркое. А на фотографиях из космоса все черное. Получается граница есть какая то? Где небо заканчивается и начинается этот черный космос? И почему именно синий цвет, а не зеленый или красный?
Это рассеивание Рэлея, и оно работает так.
Солнечный свет - это смесь всех цветов радуги. Когда он влетает в атмосферу, молекулы азота и кислорода начинают его рассеивать. Ключевой момент: интенсивность рассеивания обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. Это означает, что коротковолновый синий свет (длина волны около 450 нанометров) рассеивается примерно в 5-6 раз сильнее чем длинноволновый красный (700 нанометров).
В итоге синий свет буквально разлетается по всему небосводу во все стороны, и ты видишь его откуда ни посмотришь. Красный же летит почти прямо и тебя минует - зато именно он доходит до нас на закате, когда свет проходит через толстый слой атмосферы.
Почему не фиолетовый? Фиолетовый рассеивается еще сильнее синего. Но во-первых, солнце его излучает меньше. Во-вторых, наши глаза к нему менее чувствительны. В итоге мозг интерпретирует смесь как голубой.
Граница с космосом плавная - атмосфера не заканчивается резко, она просто становится тоньше. Условно принята высота 100 км (линия Кармана). Выше этой точки молекул так мало, что рассеивать нечего, и ты видишь черноту космоса со звездами.
Если совсем просто: атмосфера работает как фильтр, который отсеивает синий свет во все стороны. Нет атмосферы - нет рассеивания - черно. Именно поэтому на Луне небо черное даже днем, хотя Солнце светит.
Добавлю интересную деталь к ответам выше: астронавты на МКС, если смотрят в иллюминатор на Землю со стороны освещенного полушария - видят именно эту синеву атмосферы как тонкую цветную полоску над горизонтом планеты. Толщина всей нашей воздушной оболочки относительно размера Земли примерно как кожура яблока. Впечатляет насколько тонкая пленка делает нашу планету живой.
Вот это объяснение! Про четвертую степень длины волны никогда не встречала, стало намного понятнее почему именно синий. Спасибо огромное!