Явление, когда небо становится красным ночью, может показаться необычным или даже тревожным для тех, кто его наблюдает. Однако есть несколько простых научных объяснений того, почему и как небо может приобретать красноватый оттенок после захода солнца. В этой статье мы рассмотрим основные причины, которые могут привести к тому, что ночное небо станет красным, и рассмотрим, как частицы и молекулы в атмосфере рассеивают и поглощают свет. Мы также рассмотрим некоторые известные примеры кроваво-красного неба на протяжении всей истории и то, как они возникали.
Основная причина, по которой мы видим красное небо ночью, связана с явлением, называемым рэлеевским рассеянием. Этот эффект описывает, как мелкие частицы в атмосфере, которые меньше длин волн видимого света, рассеивают более короткие синие волны сильнее, чем более длинные красные волны. По сути, когда солнечный свет проходит через атмосферу на закате и восходе солнца, более короткий синий свет рассеивается частицами, в то время как более длинный красный свет проходит более прямо. Это оставляет нам остаточные красные оттенки.
В течение дня небо кажется синим, потому что эффект рэлеевского рассеяния сильнее. Синий свет, рассеянный по всему небу, доминирует, в то время как покрасневший солнечный свет теряется на фоне яркости. Но во время восходов и закатов, когда солнечному свету приходится проходить через большую атмосферу и проходить большее расстояние под наклоном, гораздо больше синего света рассеивается, оставляя позади более длинные красные волны, придавая небу красный оттенок.
Другим механизмом, который может способствовать более красному небу, является рассеяние Ми. Это относится к рассеянию света более крупными частицами в атмосфере около размера длин волн видимого света, такими как дым, пыль, загрязнения, капли воды и так далее. Рассеяние Ми имеет тенденцию способствовать рассеиванию более короткого синего света в меньшей степени, чем более длинного красного света. Таким образом, в отличие от рассеяния Рэлея, рассеяние Ми выборочно уменьшает более синие цвета дневного света еще больше по сравнению с красным концом спектра. Чистый эффект усиливает покраснение восходов и закатов. Условия с большим количеством аэрозолей, облаков, загрязнений и влажности благоприятствуют вкладу рассеяния Ми.
Помимо рассеяния, некоторые частицы, присутствующие в атмосфере в определенных условиях, также могут предпочтительно поглощать больше синего света, чем красного. Например, небольшие твердые органические частицы или пористые агрегированные частицы эффективно отфильтровывают больше синего света, в результате чего проходящий солнечный свет кажется более красным. Эти поглощающие частицы обеспечивают еще один механизм для неба, чтобы сильнее покраснеть на восходе и закате.
Чтобы эти эффекты рассеяния света привели к заметному красному ночному небу, воздух должен быть достаточно чистым и прозрачным. Пыль, загрязнение, дым и толстый облачный покров могут блокировать и отражать солнечный свет до того, как он достигнет наших глаз, не давая нам видеть красные длины волн. Поэтому лучшее ночное небо для наблюдения красного оттенка — это небо с минимальными препятствиями вдоль горизонта. Однако, как мы увидим, чрезвычайно плотные уровни частиц, ответственных за рассеяние Ми, все еще могут создавать интенсивно красное небо при правильных условиях.
Давайте рассмотрим некоторые примечательные примеры странно красного ночного неба, зафиксированные на протяжении всей истории, и что их вызвало:
Длительная засуха в прериях и равнинах в 1930-х годах высушила почву, которая была подхвачена мощными пыльными бурями. Засушливые условия в сочетании с частицами, взвешенными в воздухе из пыли, привели к ярким красным закатам и восходам с желтыми, оранжевыми и розовыми оттенками. Рассеивание Рэлея и Ми из-за необычного количества пыли усилило красные длины волн солнечного света.
Интенсивные лесные пожары в Канаде в 1950 году вытолкнули огромные клубы дыма в атмосферу, которые разнеслись по восточной части Северной Америки. Дымка от дыма и взвешенных частиц привела к появлению поразительных красновато-оранжевых закатов. Рассеивание света Ми частицами дыма усилило красные оттенки.
Мощное извержение вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году выбросило огромное количество пепла и аэрозолей в стратосферу. Затем эти частицы были разнесены по всему миру ветрами в верхних слоях атмосферы в течение следующих нескольких лет. Эффектные красные закаты были запечатлены в картинах и писаниях по всей Европе и Северной Америке.
| Год | Событие | Причина красного неба |
|---|---|---|
| 1930-е годы | Засухи из-за пылевых бурь в Америке | Взвешенные в воздухе частицы пыли |
| 1950 год | Канадские лесные пожары | Частицы дыма в атмосфере |
| 1883 год | Извержение вулкана Кракатау | Аэрозоли вулканического пепла |
Подводя итог, красное ночное небо вызвано:
– Рассеянием Рэлея – Рассеянием коротковолнового синего света молекулами атмосферного газа и мельчайшими частицами
– Рассеянием Ми – Рассеянием синего света более крупными частицами, такими как пыль, дым, капли воды
– Поглощением синего и зеленого света твердыми и пористыми аэрозолями
Это позволяет более длинноволновому красному свету проходить сквозь него и придавать небу его отличительный оттенок. Наиболее драматичные красные небеса возникают, когда в воздухе присутствуют дополнительные частицы из-за таких событий, как пожары, извержения вулканов и пыльные бури. Но для того, чтобы цвета выделялись, необходимы чистый сухой воздух и правильные условия.
Вид кроваво-красного неба ночью может быть необычным, но имеет логическое объяснение с точки зрения рассеивания и поглощения различных цветов солнечного света. Понимание физики того, как частицы в атмосфере взаимодействуют со светом, помогает объяснить это интересное явление. Хотя некоторые красные небеса вызваны необычными событиями, такими как извержения вулканов, они также могут происходить в обычных условиях, когда наступает подходящее время на закате или восходе солнца, чтобы выявить затяжные красные волны солнечного света, отфильтрованные через воздух. Так что, хотя и привлекающее внимание, красное небо ночью является красивым астрономическим событием, а не зловещим знаком.