Небо может приобретать красный или красноватый оттенок из-за нескольких природных явлений. Это наиболее заметно во время восходов и закатов, когда солнце находится низко над горизонтом. Но даже днем небо может казаться более красным, чем обычно, при определенных условиях. Чтобы понять, почему небо иногда выглядит красным, необходимо изучить свойства света и то, как он взаимодействует с атмосферой.
Основная причина, по которой восходы и закаты часто выглядят красными, заключается в явлении, называемом рэлеевским рассеянием. Это относится к рассеянию солнечного света на частицах в атмосфере. Более короткие длины волн света, такие как синий и фиолетовый, более склонны к рассеянию, чем более длинные, такие как красный и оранжевый.
Во время восхода и заката солнечному свету приходится проходить через большую часть атмосферы, чтобы достичь наших глаз. Большая часть синего света рассеивается, оставляя больше более длинных красных волн, проходящих напрямую. Результатом является преобладание красноватых оттенков.
Другой процесс, который может привести к красному небу, известен как рассеяние Ми. Он включает в себя рассеивание света на более крупных частицах, таких как пыль, дым, загрязнения или капли воды.
Рассеяние Ми влияет на все длины волн видимого света более равномерно. Но в сочетании с эффектами фильтрации длин волн рэлеевского рассеяния оно также может создавать яркие красные цвета на небе. Это особенно актуально на восходе/закате, когда свет проходит большее расстояние через дымку или загрязненный воздух.
Наличие облаков и влаги в воздухе может усилить красноту неба. Капли воды в облаках обеспечивают поверхности для дополнительного рассеяния Ми солнечного света. Низко висящие облака вблизи горизонта могут отражать длинные красные волны вниз, усиливая цвета.
Высокий уровень влажности также может способствовать прохождению красного света, рассеивая более короткие волны. Это может привести к ярким красным цветам, даже когда солнце находится выше в полуденном небе, если присутствует густой влажный воздух.
Определенные атмосферные условия делают красное небо более вероятным:
| Низкий угол падения солнечных лучей | Восход/закат, когда свет проходит через большую часть атмосферы |
| Облака/дымка | Отражают и рассеивают красный свет |
| Высокая влажность | Влага рассеивает синий свет |
| Пыль/загрязнение | Частицы для рассеяния Ми всех цветов |
| Пожары/вулканы | Частицы дыма усиливают рассеяние |
Поэтому, когда солнце низко и присутствует одно или несколько из этих условий, после рассеяния доминируют более длинные красные волны, вызывая яркие красные оттенки.
Те же принципы, которые создают красные восходы и закаты на Земле, ответственны за некоторые другие красные небеса в нашей солнечной системе:
– На Марсе пыль, богатая оксидом железа, большую часть времени придает небу красноватый оттенок из-за рассеяния частиц. Восходы и закаты также более красные.
– На спутнике Юпитера Ио наблюдается обширная вулканическая деятельность, которая выбрасывает диоксид серы высоко в атмосферу. Это приводит к сильному рассеянию Рэлея и Ми и красновато-желтому небу.
– Более низкая плотность атмосфер на Марсе и Ио допускает более выраженные эффекты рассеяния, поскольку свет может проходить большее расстояние, прежде чем встретиться с частицами.
Менее распространенные причины необычно красного неба на Земле включают:
– Сильные загрязнения, такие как интенсивный дым от лесных пожаров или вулканический пепел. Высокая плотность частиц усиливает рассеяние.
– Кровавый дождь, вызванный микроводорослями или пылью от песчаных бурь Сахары, смешивающимися с дождем, окрашивая его в красный цвет. Это может окрашивать мокрые тротуары и поверхности.
– Серебристые облака на больших высотах могут отражать солнечный свет в сумерках после того, как солнце зашло за горизонт, создавая жуткое красное свечение.
– В сумеречных лучах контраст с более синими частями неба преувеличен, из-за чего наклонные солнечные лучи кажутся красноватыми.
– Редко красноватое свечение неба, называемое свечением воздуха, может возникать из-за химических взаимодействий в верхних слоях атмосферы. Обычно оно кратковременное и слабое.
Подводя итог, можно сказать, что красное небо возникает из-за селективного рассеяния длины волны солнечного света частицами в атмосфере. Этот эффект наиболее выражен на восходе и закате, когда свет проходит большее расстояние по воздуху, но может происходить в любое время дня при правильных условиях. Понимание основных принципов рассеяния Рэлея и Ми позволяет нам объяснить, почему небо иногда приобретает такие яркие красноватые оттенки.