16. Почему небо голубое?

1) Дело в том, что солнечные лучи, поступая из космоса, под действием газов атмосферы начинают рассеиваться, причём происходит этот процесс по Закону рассеяния Релея. А закон гласит о том, что интенсивность рассеяния радиации зависит от обратной четвёртой степени дины волны, т.е. рассеиваются сильнее более короткая (сине-голубая) часть спектра. Именно по этой причине небосвод имеет сине-голубой цвет (если он не загорожен облаками). При наклонном движении солнечного луча через атмосферу, когда Солнце находится низко над горизонтом (на закате или восходе), длина луча до Вас при его прохождении через атмосферу увеличивается в десятки раз и поэтому на таком длинном пути луча через атмосферу почти вся коротковолновая (сине-голубая) часть спектра рассеивается и не доходит до поверхности Земли и остаётся "дошедшая до Вас" только длинноволновая, жёлто-красная часть спектра - именно такой цвет и приобретает небосвод, но только том месте, где Вы находитесь, наблюдая Закат или Восход. Кстати, свойство жёлто-красных лучей далеко проникать через атмосферу не рассеиваясь, используется людьми для сигналов опасности на всех видах транспорта (красный) чтобы он был дальше виден в условиях ухудшенной видимости, а жёлтые фары - используются для улучшения подсветки дороги при плохой видимости на дороге (так называемые "противотуманные" фары).

А ночью, в тени Земли, освещение атмосферы солнечными лучами прекращается, рассеянная сине-голубая радиация от атмосферы отсутствует и атмосфера становится прозрачной и Вы видите "чёрный" космос (таким его видят и космонавты с орбиты над атмосферой) и звёзды, которые из за рассеянной атмосферной радиации не видны у поверхности Земли днём (но на высоте полёта более 15 км из за ослабления рассеянной радиации становятся видны и звёзды и Солнце одновременно и днём).

2) потому, что рассеяние в атмосфере (да и в обычных средах тоже) обратно пропорционально 4-ой степени длины волны (в данном случае длинны волны солнечного света). Это приводит к тому, что синяя часть спектра рассеивается заметно сильнее остальной. Поэтому небо синее.

17. От чего зависит наблюдаемый цвет Солнца и Луны?

Что касается цвета луны, то, действительно, у самого горизонта она кажется «медной», а высоко в небе – серебристо-белой. Объясняется это тем, в первом случае лунный свет проходит больший отрезок пути через приземные слои воздуха, содержащие много пыли, а пыль поглощает синие и фиолетовые лучи сильнее, чем красные и оранжевые. То же наблюдается и для солнца.

18. Что понимают под рефракцией и дисперсией? Какие явления в атмосфере с ними связаны?

Рефракция в широком смысле — то же, что преломление свеma, т. е. изменение направления световых лучей при изменении показателя преломления n среды, через к-рую эти лучи проходят. Чаще термином «Р. с.» пользуются при описании распространения оптич. излучения в средах с плавно меняющимся n от точки к точке (траектории лучей света в таких средах — плавно искривляющиеся линии), а термином «преломление» чаще называют резкое изменение направления лучей на границе раздела двух однородных сред с разными п. В атмосферной оптике, очковой оптике и оптике глаза традиционно используют именно термин «рефракция».

Термин дисперсия (лат. dispergo — рассеивать, развеивать, разгонять) был впервые использован в физике Исааком Ньютоном в 1672 году по отношению к дисперсии света. Ньютон наблюдал эффект разложения белого света в спектр при его преломлении на границе двух сред. Развитая Ньютоном волновая теория света объяснила этот эффект тем, что волны разной длины (частоты) имеют разные скорости в среде, а потому преломляются под разными углами. Впоследствии было показано, что тем же объясняется расплывание импульсов, различие фазовой и групповой скорости, неравномерное движение волновых фронтов и т. д.