Закат — одно из самых узнаваемых природных явлений. Солнце, которое днем светит ярко-белым или желтоватым светом, на горизонте вспыхивает оранжевым, красным, иногда даже багровым. Небо вокруг окрашивается в розовые и фиолетовые оттенки. Это зрелище завораживает, но за ним стоит простая физика взаимодействия света с атмосферой Земли.
Содержимое
Свет Солнца — это смесь цветов
Белый цвет солнечного света обусловлен тем, что он представляет собой смесь всех цветов видимого спектра — от фиолетового до красного. Каждый цвет соответствует световой волне определенной длины. Фиолетовый и синий свет имеют короткие волны, красный и оранжевый — длинные.
Когда солнечный свет проходит через атмосферу Земли, он взаимодействует прежде всего с молекулами азота и кислорода, а также с микроскопическими частицами пыли и каплями воды. Эти взаимодействия рассеивают свет, и разные цвета рассеиваются по-разному.
Рассеяние Рэлея
Физический процесс, объясняющий цвет неба и закатов, называется рассеянием Рэлея. Он назван в честь британского физика Джона Уильяма Стретта, лорда Рэлея, который описал это явление в XIX веке.
Суть в том, что короткие волны света — синие и фиолетовые — рассеиваются молекулами воздуха гораздо сильнее, чем длинные волны — красные и оранжевые. Именно поэтому днем небосвод приобретает голубоватый оттенок: рассеянный свет заполняет его во всех направлениях.
Красный свет, напротив, проходит через атмосферу с меньшим рассеянием. Его длинные волны в меньшей степени отклоняются молекулами воздуха и продолжают распространяться почти прямолинейно.
Что происходит на закате
Когда Солнце находится высоко в небе, его свет проходит через относительно тонкий слой атмосферы. Синий свет рассеивается, небо выглядит сине-голубым, а Солнце кажется желтоватым или белым — потому что часть синего света рассеивается в атмосфере.
Но на закате ситуация меняется. Когда Солнце опускается низко над горизонтом, его свет входит в атмосферу под очень малым углом к поверхности Земли и проходит в ней гораздо более длинный путь. Из-за этого коротковолновая часть спектра рассеивается сильнее, а до наблюдателя преимущественно доходят красные и оранжевые лучи.
Поэтому Солнце и небо вокруг него окрашиваются в теплые тона — от золотистого и оранжевого до насыщенно-красного.
Почему закаты бывают разными
Интенсивность и оттенки заката зависят от состояния атмосферы. Если воздух чистый и сухой, закат может быть бледным, с легким оранжевым оттенком. Если в атмосфере много пыли, дыма или водяного пара — например, после извержения вулкана, лесного пожара или при высокой влажности, — закат становится ярче и насыщеннее.
Частицы пыли и капли воды дополнительно рассеивают свет, усиливая красные и оранжевые тона. Именно поэтому самые впечатляющие закаты часто наблюдаются после природных катаклизмов или в промышленных районах с загрязненным воздухом.
На оттенки заката влияет и высота облаков. На разных уровнях атмосферы они по-разному отражают и рассеивают свет, из-за чего в небе возникают многослойные цветовые переходы — от розовых до пурпурных тонов.
Рассветы работают так же
Физика рассвета идентична физике заката. Солнце находится низко над горизонтом, его свет проходит через атмосферу по более длинному пути, коротковолновые цвета рассеиваются сильнее, а красные и оранжевые лучи доходят лучше. Разница лишь в атмосферных условиях: утром воздух обычно чище и прохладнее, поэтому рассветы часто выглядят менее насыщенными, чем закаты.
Главное
Красный цвет заходящего Солнца — результат рассеяния коротковолнового синего и фиолетового света в атмосфере. Длинноволновый красный и оранжевый свет проходит сквозь воздух с меньшими потерями и достигает наблюдателя. Чем больше в атмосфере пыли, влаги или других частиц, тем ярче и насыщеннее может быть закат. Это не магия, а обычная физика света — и именно она делает закаты такими красивыми.
Читайте также: Танец подсолнуха: почему эти цветы следуют за Солнцем?
