Небо может принимать различные цвета в течение дня и вечера. Хотя чаще всего встречается голубое небо, при правильных условиях небо может также казаться розовым, оранжевым, красным и даже фиолетовым. Фиолетовое небо часто можно увидеть на восходе или закате, когда в атмосфере высокие облака. Причина такого красочного неба заключается в том, как разные длины волн света взаимодействуют с атмосферой.
Видимый свет от солнца содержит все цвета радуги. Каждый цвет имеет свою длину волны: фиолетовый и синий свет имеют более короткие длины волн, а красный и оранжевый — более длинные. Когда солнечный свет попадает в атмосферу Земли, крошечные молекулы воздуха и частицы в воздухе поглощают и рассеивают солнечный свет во всех направлениях.
Рассеивание происходит, когда свет отражается от частиц в воздухе и перенаправляется. Степень рассеивания зависит от длины волны света и размера частицы, в которую он попадает. Коротковолновый фиолетовый и синий свет рассеивается гораздо сильнее, чем длинноволновый красный и оранжевый свет, взаимодействуя с молекулами в воздухе. При нормальных условиях в полдень небо кажется голубым, потому что рассеивается больше синего света. На восходе и закате, когда солнечный свет проходит более длинный путь через атмосферу, чтобы достичь ваших глаз, рассеивается еще больше синего света, позволяя большему количеству красного и оранжевого света проходить сквозь него, создавая розовые и оранжевые оттенки.
Чтобы небо приобрело фиолетовый оттенок, необходимы две вещи:
Вот несколько распространенных причин, по которым небо может стать фиолетовым:
Высокие облака, такие как перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые облака, содержат кристаллы льда. Эти ледяные кристаллы намного больше молекул воздуха, что позволяет рассеивать больше длинноволнового красного света. Когда Солнце находится низко над горизонтом, его свет проходит через большую часть атмосферы и рассеивается облачными кристаллами. Это рассеивает большую часть синего света, позволяя проходить большему количеству красного света. Оставшийся синий свет смешивается с красным светом и создает иллюзию фиолетового неба для наблюдателя на земле.
Крупные извержения вулканов могут выбрасывать тонны газов и пепла высоко в стратосферу. Газообразный диоксид серы преобразуется в крошечные частицы сульфата, которые задерживаются на месяцы после извержения. Эти аэрозольные частицы эффективно рассеивают красный свет, исходящий от восходящего или заходящего Солнца. В сочетании с некоторым оставшимся синим светом, который также проходит, могут возникнуть яркие лавандовые и фиолетовые восходы и закаты.
Дым и пепельные шлейфы от крупных лесных пожаров также создают множество мелких частиц, рассеивающих красный свет. Если дым переносится ветром высоко в атмосфере, по ветру от пожаров можно наблюдать ярко-фиолетовое дневное небо. Это произошло в Новой Англии и Нью-Йорке после крупных пожаров на западе Канады в 2022 году.
Загрязнение воздуха в результате деятельности человека также приводит к появлению в воздухе множества мелких частиц, которые отлично рассеивают красный свет. Города с высоким уровнем загрязнения воздуха, например, заводы, выбрасывающие дым или выхлопные газы автомобилей, видят больше красных закатов. Поскольку уровень загрязнения во многих городских районах снизился из-за регулирования выбросов, чрезвычайно красные закаты стали менее распространенными, чем в прошлом.
Грозовые облака содержат большое количество капель воды и кристаллов льда, которые эффективно рассеивают свет. Когда заходящее или восходящее Солнце освещает эти густые грозовые облака, часто появляются яркие фиолетовые и розовые оттенки. Это происходит потому, что большая часть синего света рассеивается, в то время как больше красного света проходит через облака, чтобы достичь ваших глаз. Красный смешивается с оставшимся синим светом, обеспечивая фиолетовый цвет.
Чтобы фиолетовое небо было наиболее заметным, необходимы оптимальные условия. Вот ключевые факторы, которые увеличивают шансы увидеть яркие фиолетовые восходы или закаты:
Эта комбинация создает яркие фиолетовые световые эффекты, которые так любят фотографы. Самые яркие фиолетовые цвета появляются через несколько минут после восхода или перед закатом, когда Солнце приближается к горизонту. Часто присутствуют высокие тонкие облака или дым на высоком уровне. Короткий путь, который проходит солнечный свет через нижнюю атмосферу, оставляет вид открытым для наблюдателей. И достаточно солнечного света достигает их глаз, чтобы раскрыть полный цветовой дисплей.
В дополнение к рассеиванию, поглощение некоторых цветов частицами также усиливает образование фиолетового неба. Озоновый газ в верхних слоях атмосферы поглощает ультрафиолетовый и синий свет от Солнца. Это не позволяет этим цветам достичь поверхности Земли. Между тем, крошечные молекулы воздуха поглощают оранжевый и желтый свет. Эти эффекты поглощения приводят к уменьшению количества синего и оранжевого света, что приводит к усилению рассеивания красного света и позволяет фиолетовым цветам доминировать в цвете неба.
Несколько других, более тонких факторов могут влиять на фиолетовый цвет, наблюдаемый в некоторых небах:
Знание этих различных условий позволяет внимательным наблюдателям за погодой предвидеть, когда в их районе может появиться яркое фиолетовое небо.
Подводя итог, можно сказать, что для фиолетового неба требуется правильное сочетание атмосферных условий. Для эффективного рассеивания солнечного света должны присутствовать такие частицы, как облака, дым или загрязнения. Эти частицы наиболее эффективны, когда они находятся высоко в стратосфере. Кроме того, Солнце должно находиться низко над горизонтом, чтобы его свет проходил через большую часть атмосферы. Это приводит к тому, что большая часть синего света рассеивается, позволяя проходить большему количеству красного света. Когда оставшийся синий свет смешивается с красным, становятся видны магические фиолетовые цвета. Так что в следующий раз, когда вы станете свидетелем ярко-фиолетового восхода или заката, вы поймете, какие особые атмосферные обстоятельства его создали.
| Тип частиц | Влияние на рассеивание света |
|---|---|
| Маленькие молекулы, такие как азот и кислород | Больше всего рассеивают синий и фиолетовый свет |
| Более крупные частицы, такие как дым или капли воды | Рассеивают красный, оранжевый и желтый свет |
| Ледяные кристаллы в высоких облаках | Эффективно рассеивают красный свет |
| Эффекты поглощения света | Получающийся цвет |
|---|---|
| Озон поглощает УФ-излучение и синий свет | Меньше синего света достигает поверхности |
| Молекулы воздуха поглощают оранжевый/желтый свет | Меньше оранжевого света достигает поверхности |
| Оптимальные условия для фиолетового неба |
|---|
| Присутствуют облака или частицы на большой высоте |
| Солнце низко над горизонтом |
| Открытый вид на горизонт |
| Достаточно солнечного света, достигающего глаз наблюдателя |