Zachodzące słońce zachwyca nas swoimi ciepłymi, czerwonymi barwami, tworząc malownicze krajobrazy i romantyczne widoki. Jednakże, dlaczego słońce przybiera taki kolor, gdy zbliża się do horyzontu? Odpowiedź na to pytanie leży w fizyce atmosfery i naturze światła.
Światło słoneczne i jego składowe
Światło słoneczne, które dociera do Ziemi, jest mieszanką różnych barw, które razem tworzą to, co nazywamy światłem białym. Światło białe składa się z fal elektromagnetycznych o różnych długościach, które odpowiadają różnym barwom: od fioletu (najkrótsza długość fali) przez niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy aż po czerwień (najdłuższa długość fali).
Zjawisko rozpraszania światła
Gdy światło przechodzi przez atmosferę, napotyka na swojej drodze cząsteczki gazów, pyły i inne małe cząsteczki. Zjawisko rozpraszania, w którym światło ulega rozproszeniu na tych cząsteczkach, jest kluczowym mechanizmem wyjaśniającym, dlaczego słońce wydaje się czerwone przy zachodzie.
Rozpraszanie światła przez cząsteczki w atmosferze opisuje się w głównej mierze poprzez dwa zjawiska: rozpraszanie Rayleigha i rozpraszanie Mie. Rozpraszanie Rayleigha dotyczy sytuacji, gdy światło oddziałuje z cząsteczkami, które są znacznie mniejsze niż długość fali światła. W takim przypadku, krótsze fale (fioletowe i niebieskie) są rozpraszane znacznie silniej niż dłuższe fale (czerwone). To wyjaśnia, dlaczego w ciągu dnia niebo jest niebieskie — niebieskie światło jest rozpraszane we wszystkich kierunkach, docierając do naszych oczu, niezależnie od tego, gdzie patrzymy.
Dlaczego słońce staje się czerwone przy zachodzie?
Kiedy słońce zbliża się do horyzontu, jego światło musi pokonać znacznie dłuższą drogę przez atmosferę, zanim dotrze do naszych oczu. W wyniku tej dłuższej trasy, rozproszeniu ulega większa część krótszych fal, takich jak niebieskie i zielone. Z tego powodu światło, które widzimy, ma mniejszą ilość niebieskich i zielonych składników, a dominują w nim fale dłuższe, czyli czerwone i pomarańczowe.
Ponadto, w atmosferze może występować dodatkowe rozpraszanie światła na większych cząsteczkach, takich jak pyły, krople wody czy zanieczyszczenia. Zjawisko to, znane jako rozpraszanie Mie, również sprzyja temu, że czerwona część widma staje się bardziej widoczna. Zanieczyszczenia i cząsteczki pyłów, szczególnie obecne w warunkach miejskich lub w pobliżu pustyń, potrafią jeszcze bardziej podkreślić czerwoną barwę zachodzącego słońca.
Efekty atmosferyczne i lokalne
Warto również wspomnieć, że kolory zachodzącego słońca mogą się różnić w zależności od warunków atmosferycznych. Na przykład, po wybuchu wulkanu lub podczas pożarów lasów, do atmosfery mogą przedostać się duże ilości pyłów i popiołów, które intensyfikują czerwień i pomarańcz w zachodach słońca. W niektórych rejonach, takich jak tereny pustynne, gdzie w powietrzu unosi się dużo pyłu, słońce może wydawać się niemal czerwone przez cały dzień.
Czerwona barwa zachodzącego słońca to efekt rozpraszania światła w atmosferze. Gdy słońce znajduje się nisko nad horyzontem, jego światło musi pokonać dłuższą drogę przez atmosferę, co powoduje, że krótsze fale są rozpraszane, a do naszych oczu docierają głównie dłuższe fale czerwone i pomarańczowe. Dodatkowe efekty, takie jak zanieczyszczenia czy pyły w atmosferze, mogą jeszcze bardziej wzmocnić te barwy, tworząc zachody słońca, które potrafią zachwycić swoim pięknem i intensywnością kolorów.