Фиолетовый цвет часто вызывает образы королевской власти, мистицизма и творчества. Хотя фиолетовый цвет очень распространен в человеческой культуре и воображении, существует ли этот цвет в природе в окружающем нас мире? Ответ сложен и заключается в понимании того, как мы воспринимаем цвет. В этой статье мы изучим науку, стоящую за фиолетовым цветом, рассмотрим некоторые естественные явления фиолетового цвета и определим, можно ли найти настоящий фиолетовый цвет в природе.
Чтобы понять, существует ли фиолетовый цвет в природе, нам сначала нужно понять, как мы видим цвет. Человеческое восприятие цвета происходит от специальных фоторецепторных клеток в наших глазах, называемых колбочками. Существует три типа колбочек, каждый из которых чувствителен к разным длинам волн света — коротким (синим), средним (зеленым) и длинным (красным). Стимуляция этих колбочек с различной интенсивностью позволяет нашему мозгу воспринимать всю радугу цветов.
Таким образом, чтобы мы увидели фиолетовый цвет, наши красные и синие колбочки должны быть стимулированы, причем синие колбочки должны стимулироваться сильнее, чем красные. Это смешивает длины волн красного и синего света, чтобы создать восприятие фиолетового цвета. Важно отметить, что фиолетовый цвет не соответствует какой-либо одной длине волны света. Не существует «чистой» фиолетовой длины волны, как в случае с синим или красным светом. Наши глаза и мозг создают восприятие фиолетового цвета посредством этого процесса смешивания.
Хотя не существует чистой фиолетовой длины волны света, существуют некоторые встречающиеся в природе пигменты, которые избирательно поглощают определенные длины волн, чтобы казаться фиолетовыми. Пигменты получают свой цвет от определенных длин волн света, которые они поглощают. Например, хлорофилл кажется зеленым, потому что он поглощает красный и синий свет, отражая в основном зеленый.
Некоторые примеры биологических фиолетовых пигментов включают:
| Пигмент | Найдено в |
|---|---|
| Антоцианы | Цветочные лепестки, фрукты, листья |
| Беталайны | Свекла, кактусы |
| Каротиноиды | Птицы, рыбы, земноводные |
Антоцианы — это водорастворимые пигменты, которые встречаются во многих красных, фиолетовых и синих растениях. Они привлекают опылителей и защищают растения от интенсивного солнечного света. Свекла получает свой фиолетовый цвет от беталаинов, в то время как каротиноиды отвечают за фиолетовый цвет многих птиц, рыб и земноводных.
Таким образом, хотя эти организмы на самом деле не поглощают и не производят чистый фиолетовый свет, они избирательно поглощают другие длины волн, чтобы казаться фиолетовыми для наших глаз.
В дополнение к пигментам, некоторые животные демонстрируют фиолетовые тона через структурную окраску. Это происходит, когда микроскопические структуры в перьях, чешуе или экзоскелетах взаимодействуют со светом, чтобы произвести цвет посредством дифракции, интерференции или рассеивания.
Некоторые примеры животных со структурной фиолетовой окраской включают:
| Животное | Механизм |
|---|---|
| Павлины | Наноструктуры перьев |
| Бабочки | Чешуйки крыльев |
| Колибри | Структуры перьев |
Фиолетовая радужность павлинов обусловлена сложными наноструктурами в их перьях, которые отражают свет под определенными углами. Крылья бабочек содержат сложные микроскопические чешуйки, которые производят мерцающие радужные цвета. А у колибри есть пластинчатые пурпурные перья, которые преломляют свет.
Так что, хотя цвета производятся физическими структурами, а не пигментами, эти существа все еще не генерируют чистый фиолетовый свет. Но их микроскопическая архитектура позволяет наблюдать яркие пурпурные оттенки.
Хотя пурпурные пигменты и структурные цвета существуют здесь, на Земле, наблюдение за чистыми пурпурными длинами волн света требует отлета с нашей планеты. В космосе туманности и другие астрономические явления могут фактически производить свет во всем электромагнитном спектре, включая неуловимые «фиолетовые длины волн».
Вот некоторые примеры:
| Объект | Механизм |
|---|---|
| Отражательные туманности | Отражают синий свет звезд |
| Планетарные туманности | Ионизированный газ излучает цвета |
| Остатки сверхновых | Горячие газы излучают свет |
Отражательные туманности, такие как туманность Голова Ведьмы, содержат межзвездную пыль, которая отражает преимущественно синий свет от соседних звезд, из-за чего они кажутся фиолетовыми. Планетарные туманности, такие как туманность Гантель, светятся ионизированными газами, излучающими диапазон длин волн. А остатки сверхновых, такие как Крабовидная туманность, излучают свет по всему спектру от горячих остаточных газов.
В этих туманностях специфический фиолетовый оттенок может возникать из-за смеси длин волн. Но некоторые из них могут также содержать заряженные атомы, излучающие фотоны в диапазоне 380–450 нм — чистой фиолетовой части спектра.
Астрономические объекты, известные как «голубые бродяги», являются еще одним источником чистого фиолетового света в природе. Голубые бродяги — это необычные звезды, которые кажутся более синими и яркими, чем другие звезды на своей стадии звездной эволюции.
Многие голубые бродяги обязаны своей яркостью процессу, который производит интенсивную спектральную линию на длине волны ~420 нм, соответствующую ионизированному кальцию. Эта яркая фиолетовая линия излучения исходит от горячих звездных атмосфер, обогащенных кальцием.
Так что богатые кальцием синие бродяги представляют собой, возможно, единственные естественные источники на Земле или в космосе, которые однозначно производят чистый фиолетовый свет посредством атомного перехода.
Хотя чистый фиолетовый свет редок и требует особых астрономических условий, восприятие фиолетового относительно распространено в природе благодаря растительным и животным пигментам и структурным цветам. Пурпурные, фиолетовые, сиреневые и лиловые цвета в изобилии встречаются в цветах, минералах, животных и других объектах.
Наше человеческое зрение и система цветовосприятия смешивают длины волн света, чтобы создать ощущение видения фиолетовых цветов. Таким образом, хотя фиолетовый по своей сути не существует как спектральная длина волны, он вполне реален в глазах наблюдателей. Природа предоставляет множество стимулов для запуска восприятия фиолетового цвета посредством избирательного поглощения, структурного отражения и перцептивного смешивания.
Вкратце:
– Не существует чистой фиолетовой длины волны света, аналогичной синей, зеленой или красной длинам волн.
– Фиолетовые оттенки возникают из-за пигментов, избирательно поглощающих другие цвета, и из-за наноструктур, отражающих определенные цветовые смеси.
– Настоящий фиолетовый свет редок, но существует в особых астрономических источниках, таких как туманности и уникальные звезды.
– Мы воспринимаем фиолетовый в изобилии в природе, несмотря на редкость чистого фиолетового света.
Итак, в конце концов, хотя фиолетовый занимает особое место в человеческом воображении и культуре, он по сути не существует как спектральный цвет. Тем не менее, благодаря магии восприятия фиолетовый очень реален для наших глаз и разума. Природа предоставляет достаточно возможностей для восприятия этого мистического цвета, даже если в физической реальности для его получения требуется смешивание и смешивание.