Смотришь иногда на закат — и замираешь. Весь день небо было обычным, голубым, а перед самым заходом солнца оно вдруг вспыхивает, как будто его подожгли. Становится алым, розовым, золотым. Откуда берутся эти краски? Почему небо не просто гаснет? Оказывается, всё дело в том, как свет проходит через воздух, который нас окружает.
Свет от Солнца кажется нам белым, но на самом деле в нем спрятана вся радуга. Представьте, что солнечный луч — это толпа разноцветных человечков: резвые синие и фиолетовые с короткими ногами (короткие волны) и более степенные красные и оранжевые с длинными (длинные волны).
Атмосфера Земли — это не пустота, а океан воздуха, наполненный крошечными молекулами газов (в основном азота и кислорода), пылинками, капельками воды.
Когда световая «толпа» врывается в эту толчею, начинается самое интересное. Маленькие синие человечки (короткие волны) постоянно натыкаются на молекулы, отскакивают от них и разбегаются во все стороны. Они рассеиваются сильнее всего. А вот длинноногие красные (длинные волны) ловко обходят препятствия и в основном движутся прямо.
Днем, когда Солнце высоко, его лучи проходят через атмосферу по короткой прямой траектории. Синий свет, щедро рассеянный во все стороны, буквально заливает собой все небо. Куда бы вы ни посмотрели, ваш глаз будет ловить эти рассеянные синие лучи. Поэтому мы и видим голубое небо.
Красный свет в это время преимущественно идет прямо от Солнца к нам, поэтому само светило мы видим желтовато-белым.
Вечером же сцена меняется кардинально. На закате Солнце находится у горизонта. Чтобы добраться до наших глаз, его лучам приходится пробираться сквозь атмосферу по длинной, наклонной трассе. На этом долгом пути почти все резвые синие и фиолетовые лучи успевают «растрястись» и рассеяться в стороны.
А вот выносливые красные и оранжевые лучи, почти не растратив сил, доходят до финиша — до наших глаз. Мы видим уже не белое, а огненно-рыжее солнце, а небо вокруг него горит отблесками этого долгожданного, прошедшего через все преграды света.
Рэлеевское рассеяние — основа основ, но небесный художник имеет целый набор кистей и красок для создания уникальных шедевров.
После извержения вулкана или в период лесных пожаров в воздухе взмывают мельчайшие частицы пепла и аэрозоли. Они рассеивают свет уже по-другому, позволяя проходить даже зеленым и желтым лучам. Именно поэтому после таких событий весь мир наблюдает невероятно глубокие, красные и ярко-оранжевые закаты.
Над океаном или высоко в горах, где воздух чист и сух, закаты часто бывают более нежными, пастельными, с плавными переходами от желтого к розовому. Синий свет рассеивается так эффективно, что иногда перед самым заходом солнца можно увидеть кратковременную вспышку зеленого луча — редчайшее и магическое зрелище.
Этот же эффект превращает Луну в красную во время полного затмения. Земля закрывает Луну от прямых солнечных лучей, но наша атмосфера, как гигантская линза, преломляет солнечный свет и пропускает к Луне только самые «прочные» красные лучи. Луна погружается в багровый свет земных закатов и рассветов.
