Цвет закатов — это увлекательное научное явление. Многие люди замечают, что закаты часто кажутся желтыми, оранжевыми или красными. Но почему закаты имеют такие теплые цвета? Причина кроется в том, как солнечный свет взаимодействует с атмосферой.
Когда солнце начинает садиться, его свет должен пройти через большую часть атмосферы, чтобы достичь наших глаз. Цвета с более короткой длиной волны в видимом спектре света, такие как синий и фиолетовый, рассеиваются частицами в воздухе легче, чем более длинные волны, такие как красный и оранжевый. Этот процесс рассеяния отфильтровывает все больше и больше цветов с короткой длиной волны. К тому времени, как солнечные лучи достигают наших глаз на закате, оставшийся солнечный свет кажется желтым, оранжевым и красным.
Итак, подведем итог, да, закаты часто кажутся желтыми, потому что желтые длины волн солнечного света менее подвержены атмосферному рассеиванию по сравнению с более короткими длинами волн. Желтые оттенки закатного неба являются естественным результатом взаимодействия солнечного света с нашей атмосферой.
Желтые оттенки, которые обычно видны на закатах, в первую очередь вызваны рассеиванием различных цветов солнечного света атмосферой. Цвета с более короткой длиной волны, такие как синий и фиолетовый, рассеиваются сильнее, оставляя в основном более длинноволновые желтые и красные оттенки.
Существует два ключевых атмосферных процесса, которые способствуют этому желтому цвету заката:
Рассеяние Рэлея — это относится к рассеянию света молекулами воздуха. Коротковолновые фиолетовые и синие цвета рассеиваются Рэлеем гораздо сильнее, чем длинноволновые красные или желтые цвета.
Рассеяние Ми — это относится к рассеянию света, вызванному частицами, такими как пыль и загрязнения, которые больше молекул воздуха, но меньше длины волны видимого света. Рассеяние Ми также влияет на более короткие длины волн больше, чем на длинные.
Вместе рэлеевское и миевское рассеяние отфильтровывают все больше и больше синего света по мере того, как солнце опускается ниже в небе. К закату большая часть синего света удаляется, оставляя доминировать желтые и красные оттенки. Желтый — это самая короткая длина волны, которая не рассеивается полностью.
Другие факторы, такие как облачность, влажность и уровень загрязнения воздуха, также могут влиять на интенсивность и оттенок желтых и других цветов на закате. Но Рэлеевское и Ми-рассеивание являются двумя основными факторами желтого цвета.
Хотя желтые закаты обычны, закатное небо может принимать широкий спектр различных оттенков в зависимости от условий:
Определяющие факторы точных цветов заката в определенный день включают:
Таким образом, хотя желтые и оранжевые оттенки являются нормой, полный спектр потенциально можно увидеть при определенных атмосферных условиях.
Желтые закаты — это глобальное явление, которое можно наблюдать в разных местах по всему миру. Тем не менее, в некоторых регионах закаты разных цветов наблюдаются чаще в зависимости от географии и климата:
Таким образом, хотя желтые закаты случаются повсюду, в некоторых частях мира с большей вероятностью можно увидеть редкие зеленые, синие или фиолетовые закаты в зависимости от местных условий. Но фундаментальная физика желтых закатов остается одинаковой во всем мире.
Сезонные изменения могут влиять на цвета, видимые на закате:
Зимой в более высоких широтах почти горизонтальный солнечный свет создает сильные эффекты рассеивания, которые могут привести к редким зеленым, фиолетовым или синим оттенкам в дополнение к желтому и красному.
Между тем, в пустынном юго-западном регионе США круглый год наблюдаются одни из самых ярких желтых и оранжевых закатов из-за низкой влажности, высоты и взвешенных в воздухе частиц пыли.
Итак, подытоживая, низкие углы наклона солнца зимой, как правило, вызывают самые драматичные эффекты рассеивания во всем мире. Но времена года также влияют на локальную влажность, облачность и температурные условия, влияя на тонкие детали цвета заката.
Рассветы и закаты, как правило, выглядят удивительно похожими по цвету, в обоих случаях преобладают желтые и оранжевые оттенки. Это связано с тем, что при прохождении солнечного света через атмосферу на восходе и закате применяется одна и та же физика рассеивания.
Однако есть и некоторые тонкие различия:
Эти различия возникают в основном из-за того, что воздух, как правило, более стабилен и чист утром, прежде чем дневная турбулентность и нагревание смешивают воздух и накапливают загрязняющие вещества.
Но в любой день цвета, видимые на восходе и закате, также могут быть почти идентичными, если условия на восточном и западном горизонте очень похожи. В целом, ключевые процессы атмосферного рассеяния, управляющие обоими событиями, по сути, одинаковы.
Закаты, как правило, следуют характерным цветовым моделям по мере того, как солнце опускается ниже к горизонту:
Кроме того, положение солнца взаимодействует со слоями облаков и рельефом на разных высотах, создавая другие общие модели прогрессии цвета:
Итак, вкратце, желтый цвет имеет тенденцию предшествовать оранжевому, который предшествует красному, поскольку короткие фиолетовые и синие длины волн постепенно удаляются. Но слоистые атмосферные эффекты могут создавать разнообразные яркие цветовые комбинации.
Загрязнение воздуха может оказывать значительное влияние на цвета, видимые на закате. Основные типы загрязняющих веществ, которые влияют на цвета заката, включают:
Аэрозоли – мелкие твердые частицы или жидкие капли, взвешенные в воздухе, такие как дым, дымка и смог. Аэрозоли увеличивают рассеивание света, что приводит к более ярким и продолжительным закатам с выраженными красными оттенками.
Оксиды азота – газы, такие как диоксид азота (NO2), реагируют с другими молекулами в атмосфере, придавая закатам и восходам солнца оранжево-красную окраску. Высокий уровень NO2 из-за загрязнения воздуха может привести к кроваво-красным закатам.
Вулканический пепел — Свет легко рассеивается мелкими частицами вулканического пепла высоко в атмосфере, создавая яркие закаты в годы после крупных извержений вулканов.
Дым от лесных пожаров — Частицы дыма оказывают очень сильное воздействие, создавая интенсивные желтые, оранжевые и красные оттенки на закате.
Итак, вкратце, более высокие уровни частиц и газов загрязнения воздуха усиливают эффекты рассеивания, что приводит к более ярко окрашенным закатам, в которых преобладают длинноволновые желтые и красные оттенки.
Погодные условия оказывают важное влияние на цвета закатов. Конкретные типы погоды, которые влияют на оттенки закатов, включают:
– Облачный покров — Плотные, высокие облака, как правило, делают закаты более красными. Тонкие, низкие облака дают красочные закаты. Чистое небо приводит к коротким интенсивным цветовым фазам.
– Влажность – Высокая влажность усиливает рассеивание, что приводит к более красным закатам. Сухие условия означают меньше крупных частиц, рассеивающих свет.
– Ветер – Сильные ветры перемешивают воздух, нарушая стратификацию аэрозолей, потенциально приглушая цвета заката.
– Осадки – Дождь вымывает аэрозоли из воздуха, что приводит к менее ярким закатам. Снежный покров может действовать как облака и усиливать красные тона.
– Температура – Теплый воздух может удерживать больше водяного пара, что усиливает рассеивание на закате. Инверсионные слои также задерживают твердые частицы.
– Давление воздуха – Системы низкого давления часто соответствуют нестабильному, пыльному воздуху, благоприятному для ярких закатов.
Итак, в целом, спокойные, влажные, туманные условия с некоторыми высокими облаками создают самые яркие желтые и красные закаты за счет максимального рассеивания.
Да, чем ближе к экватору, тем менее красочные закаты, как правило, в среднем появляются. Для этого есть две основные причины:
1. Меньше колебаний в продолжительности дня — В местах, расположенных вблизи экватора, меньше часов между восходом и закатом в течение года. Закаты происходят менее наклонно, и солнце остается выше в небе. Это уменьшает количество рассеивания вдоль линии видимости.
2. Повышенная влажность — Вблизи влажных тропиков атмосфера удерживает больше влаги. Водяной пар конденсируется на аэрозолях, заставляя их превращаться в более крупные капли. Эти более крупные капли рассеивают солнечный свет менее эффективно, что приводит к более приглушенным цветам заката.
Однако яркие закаты все еще могут иногда происходить вблизи экватора, когда условия подходящие, например:
– Высокогорные места с очень чистым, сухим воздухом
– Времена, когда вулканы или лесные пожары увеличивают содержание твердых частиц в атмосфере
– Оптимальное распределение облаков для освещения неба
– Сильные температурные инверсии, задерживающие аэрозоли
Но в среднем с течением времени приглушенная геометрия рассеивания и влажный тропический воздух делают экваториальные широты менее оптимальными для ярких желтых и красных закатов по сравнению со средними широтами.
Увеличение высоты усиливает яркость и разнообразие цветов, видимых на закате, из-за пониженного давления воздуха и более чистого воздуха:
Высокогорные места, такие как горные вершины или плато, ценятся за свои захватывающие закаты над нижней атмосферной мглой. Разреженный воздух на больших высотах действительно позволяет всему спектру сиять.
Знаменитые места для наблюдения за закатом на большой высоте включают:
Поэтому, когда позволяют условия наблюдения, набор высоты может обеспечить незабываемую точку обзора для наслаждения яркими цветными закатами.
Подводя итог, закаты часто кажутся желтыми из-за того, как более коротковолновый синий и фиолетовый свет рассеивается атмосферой, оставляя преимущественно более теплые желтые и красные оттенки. Цвет любого заката зависит от множества факторов окружающей среды, таких как облачность, влажность, уровень загрязнения, широта и высота. Закаты демонстрируют огромное разнообразие возможных цветов и узоров, но все они возникают из-за одной и той же фундаментальной физики взаимодействия солнечного света с нашей атмосферой. Так что в следующий раз, когда вы будете наблюдать пылающий желтый закат, уделите минутку, чтобы оценить сложные естественные процессы, создающие уникальный визуальный шедевр перед вашими глазами.
| Цвет заката | Причина |
|---|---|
| Желтый | Более короткие синие волны рассеиваются, оставляя желтый цвет |
| Оранжевый | Больше красных длин волн, чем желтых, достигает глаза |
| Красный | Более длинные красные волны преобладают в рассеивании |
| Фиолетовый | Смесь коротких фиолетовых и длинных красных длин волн |
| Зеленый | Редкий; вызванный каплями воды в воздухе |
| Синий | Чрезвычайно редкий; мелкие частицы, рассеивающие красный свет |