Днём небо кажется голубым, хотя воздух бесцветен, а солнечный свет выглядит почти белым. Вечером тот же свет окрашивает горизонт в оранжевый, розовый или красный. Причина не в том, что Солнце меняет цвет в течение дня. Меняются направление нашего взгляда и путь, который лучи проходят через атмосферу. Это маленький ежедневный опыт по физике света, который можно наблюдать без приборов.
Что происходит с солнечным светом
В солнечном свете присутствуют разные видимые цвета. Они различаются длиной волны. Когда луч попадает в атмосферу, он сталкивается с молекулами газов и мелкими частицами. Коротковолновая часть, особенно голубая, рассеивается в стороны сильнее, чем красная. Поэтому, глядя не прямо на Солнце, а на чистый участок дневного неба, мы получаем голубой свет из множества направлений. NASA называет этот эффект рэлеевским рассеянием. Воздух при этом не становится окрашенным веществом: он лишь по-разному перенаправляет компоненты белого света.
Почему у горизонта всё иначе
Когда Солнце находится высоко, его лучи идут до наблюдателя относительно коротким путём через атмосферу. На закате угол меняется: свету приходится проходить через значительно больший слой воздуха. Часть коротких волн успевает рассеяться из прямого луча, и в направлении Солнца остаётся больше длинноволнового, оранжевого и красного света. Именно поэтому противоположные участки неба могут сохранять голубоватый оттенок, пока у горизонта становится тепло-красно. Цвет не обязан быть одинаковым даже в пределах одного заката: облака, пыль и влажность создают множество дополнительных отражений и путей для света.
Откуда берутся особенно яркие оттенки
Взвешенные частицы способны менять вид заката. Тонкая дымка, пыль, аэрозоли и облака рассеивают и отражают свет иначе, чем чистый воздух. Иногда после сухого дня горизонт кажется приглушённым и сероватым, а иногда облака, освещённые снизу, становятся алыми. По одному красивому небу нельзя надёжно определить состав воздуха или погоду на завтра. Визуальный эффект зависит одновременно от высоты Солнца, положения облаков и того, где именно стоит наблюдатель. Снимок на телефоне тоже может усилить или ослабить красный оттенок автоматической обработкой.
Небольшой опыт для внимательного взгляда
Попробуйте в один ясный вечер посмотреть сначала в сторону Солнца, затем на небо над собой и, наконец, на противоположный горизонт. Не смотрите прямо на солнечный диск: для опыта достаточно соседних участков неба. Вы увидите не один «цвет заката», а последовательность оттенков. Особенно интересны тонкие облака: одни уже находятся в тени Земли, а другие ещё получают солнечные лучи. Этот простой переход напоминает, что мы видим не плоский купол, а свет, прошедший через объёмную атмосферу.
Объяснение не отнимает у заката красоты. Наоборот, привычная картина оказывается результатом точного совпадения света, воздуха, времени и точки зрения. Завтра условия изменятся — и даже с того же окна вы увидите немного другое небо.
Чего цвет неба не доказывает
Красный закат часто называют признаком «хорошей погоды завтра». В некоторых местах подобная примета могла складываться из повторяющихся погодных условий, но цвет сам по себе не является универсальным прогнозом. Один и тот же оттенок может возникнуть при разных сочетаниях облаков и взвешенных частиц. Также не стоит сравнивать два снимка, сделанных разными телефонами, как будто это точные измерения атмосферы. Устройства меняют баланс белого, контраст и насыщенность. Для сравнения полезнее смотреть своими глазами на последовательность вечеров из одной точки, замечая облачность и прозрачность воздуха.
Есть и важная граница наблюдения: красота неба не требует прямого взгляда на Солнце. Даже низкий диск остаётся очень ярким и может повредить зрение. Цветовые переходы прекрасно видны рядом с ним и в облаках. Так повседневный вопрос «почему красное?» превращается в аккуратное наблюдение за тем, как свет взаимодействует с воздухом.
Что запомнить
Главное наблюдение: цвет зависит от направления взгляда. Голубизна над головой и краснота у горизонта могут существовать одновременно, потому что лучи прошли разные пути через воздух.
