Az égbolt nappali kék színe és a naplemente vörös árnyalatai egyaránt a légköroptikai jelenségek lenyűgöző példái. Ezek a színek a fény szóródásának köszönhetőek, ami akkor következik be, amikor a Napból érkező fény áthalad a Föld légkörén.
A légkörben található apró részecskék, mint például a nitrogén és az oxigén molekulái, szórják a fényt. A szóródás mértéke függ a fény hullámhosszától. Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a szóródás. A kék fény hullámhossza rövidebb, mint a vörösé, ezért a kék fény sokkal erősebben szóródik a légkörben.
Ez az oka annak, hogy az eget kéknek látjuk: a Napból érkező kék fény szétszóródik a légkörben, és minden irányból eléri a szemünket.
Naplementekor a Nap alacsonyan helyezkedik el a horizonton. A fénynek sokkal hosszabb utat kell megtennie a légkörön keresztül, mire eléri a szemünket. Ezalatt a kék fény nagy része már szétszóródott, így a vörös és narancssárga fény jut el hozzánk nagyobb mennyiségben, ami a naplemente vörös árnyalatát eredményezi. Ez a jelenség, a Rayleigh-szórás, kulcsfontosságú a megértéshez.
A légkörben lévő szennyeződések és vízpára befolyásolhatják a szóródást, és a naplemente színei még intenzívebbek lehetnek. Bizonyos esetekben, például vulkánkitörések után, a légkörbe kerülő finom por olyan látványos naplementéket eredményezhet, amelyek a szokásosnál is vörösebbek és élénkebbek.
A fény természete: hullámok és részecskék
A fény kettős természetű: hullámként és részecskeként (fotonok) is viselkedik. Ez a dualitás kulcsfontosságú a légköri optikai jelenségek, mint az ég kék színe és a naplemente vörössége megértéséhez.
A fény hullámtermészete lehetővé teszi a szóródást. A Napból érkező fehér fény valójában a szivárvány összes színének keveréke. Amikor ez a fény belép a Föld légkörébe, a légkörben lévő molekulákkal (főleg nitrogénnel és oxigénnel) ütközik. Ez az ütközés, a Rayleigh-szórás, a rövidebb hullámhosszú fényt (kéket és ibolyát) sokkal hatékonyabban szórja, mint a hosszabb hullámhosszú fényt (vöröset és narancssárgát).
A kék fény szóródik szét a légkörben minden irányba, ezért látjuk az eget kéknek.
A naplemente vörössége is a szóródás eredménye. Naplementekor a napfénynek sokkal hosszabb utat kell megtennie a légkörön keresztül, mielőtt elérné a szemünket. Ez azt jelenti, hogy a kék fény nagy része már szétszóródott, mire a fény hozzánk ér. A hosszabb hullámhosszú, vörös és narancssárga fény kevésbé szóródik, ezért ezek a színek dominálnak a naplementében. Minél több a légkörben a por és a szennyeződés, annál intenzívebbek lehetnek a naplemente színei, mivel ezek a részecskék is szórják a fényt.
A fény részecsketermészete (a fotonok) is fontos szerepet játszik, bár a szóródás szempontjából a hullámtermészet dominál. A fotonok energiája fordítottan arányos a hullámhosszukkal: a kék fény fotonjai nagyobb energiájúak, mint a vörös fény fotonjai. Ez a különbség befolyásolja, hogy a különböző színű fotonok hogyan lépnek kölcsönhatásba a légkör molekuláival. A nagyobb energiájú fotonok könnyebben szóródnak.
A légkör összetétele: gázok és aeroszolok
A légkörünk bonyolult keveréke gázoknak és apró részecskéknek, melyek kulcsszerepet játszanak a fény szórásában és elnyelésében. A nitrogén (N2) és az oxigén (O2) alkotják a légkör túlnyomó részét, körülbelül 99%-át. Ezek a gázok felelősek a Rayleigh-szórásért, ami a kék szín dominanciáját okozza az égen.
Azonban nem csak gázok találhatók a légkörben. Az aeroszolok, mint például a por, a pollen, a vízcseppek és a szennyeződések, szintén jelen vannak. Ezek a részecskék nagyobbak, mint a gázmolekulák, és másképp szórják a fényt, mint a gázok. Az aeroszolok által okozott szórás a Mie-szórás, ami kevésbé függ a hullámhossztól, ezért fehérebb színt eredményez.
A légkörben lévő aeroszolok mennyisége és típusa jelentősen befolyásolhatja a naplemente színét. Például, ha sok por van a levegőben, a naplemente vörösebb és intenzívebb lehet.
A légkör összetétele, különösen a gázok és aeroszolok aránya, alapvetően meghatározza a fény terjedését és ezáltal az ég színét napközben és napnyugtakor.
A vízgőz is fontos alkotóelem, bár mennyisége változó. A pára nemcsak a felhőképződéshez járul hozzá, hanem a fény szórásában is szerepet játszik.
A Rayleigh-szórás: a kék ég titka
Az ég kék színe nem valami pigmentnek vagy anyagnak köszönhető a légkörben, hanem egy fizikai jelenségnek, amit Rayleigh-szórásnak nevezünk. Ez a jelenség a napfény és a légkörben található apró részecskék, főleg nitrogén és oxigén molekulák kölcsönhatásának eredménye.
A napfény, amit fehér fénynek látunk, valójában a szivárvány minden színét tartalmazza. Ezek a színek különböző hullámhosszúságúak. A kék és a lila fény hullámhossza rövidebb, míg a vörös és a narancs fény hullámhossza hosszabb.
Amikor a napfény belép a Föld légkörébe, a fény egyes részei elszóródnak a levegő molekuláin. A Rayleigh-szórás hatékonyabban szórja a rövidebb hullámhosszúságú fényt, azaz a kék és a lila fényt.
Ezért látjuk az eget kéknek: mert a kék fény sokkal jobban szóródik, mint a többi szín.
A lila fény is jobban szóródik, de a nap által kibocsátott lila fény mennyisége kevesebb, és a szemünk is kevésbé érzékeny a lila színre, mint a kékre.
Képzeljük el, hogy a légköri molekulák apró antennákként működnek. Ezek az „antennák” a rövidebb hullámhosszú jeleket (kék fényt) sokkal hatékonyabban fogják és sugározzák szét minden irányba, mint a hosszabb hullámhosszúságúakat (vörös fényt). Ez olyan, mint amikor egy rádióadó a rövidebb hullámhosszú rádióhullámokat jobban szórja a környezetbe, mint a hosszabbakat.
A Rayleigh-szórás erőssége fordítottan arányos a hullámhossz negyedik hatványával. Ez azt jelenti, hogy ha egy fény hullámhossza kétszer nagyobb, akkor a szóródása tizenhatodára csökken. Ez a drasztikus különbség magyarázza, hogy miért a kék szín dominál az égbolton.
Fontos azonban megjegyezni, hogy ha nem lenne légkörünk, az ég fekete lenne, mint az űrben. A légkör megléte és összetétele teszi lehetővé ezt a gyönyörű optikai jelenséget.
A levegőben lévő nagyobb részecskék, mint például a por vagy a vízcseppek, másfajta szórást okoznak, ami a Mie-szórás. Ez a szórás nem függ annyira a hullámhossztól, ezért a felhők fehérek, mert a vízcseppek minden színt egyformán szórnak.
A szórás hatékonysága a hullámhossztól függően
A légkörben található apró részecskék, például nitrogén- és oxigénmolekulák, valamint a por és a vízcseppek is, szórják a napfényt. A szórás mértéke azonban nem egyforma minden hullámhosszúságú fényre. A szórás hatékonysága függ a hullámhossztól. Ez a függés kulcsfontosságú az ég kék színe és a naplementék vörös árnyalatainak megértéséhez.
A Raleigh-szórás, ami a fény szórásának egyik fő típusa a légkörben, erősen függ a hullámhossztól. Konkrétan, a szórás intenzitása fordítottan arányos a hullámhossz negyedik hatványával. Ez azt jelenti, hogy a rövidebb hullámhosszúságú fény, mint például a kék és az ibolya, sokkal erősebben szóródik, mint a hosszabb hullámhosszúságú fény, mint a vörös és a narancs.
Minél rövidebb a hullámhossz, annál hatékonyabban szóródik a fény a légkörben.
Ezért látjuk az eget kéknek. A napfényben jelen lévő kék fény sokkal intenzívebben szóródik a légkörben, mint a többi szín. Ez a szétszórt kék fény éri el a szemünket minden irányból, így érzékeljük az eget kéknek. Az ibolya fény még erősebben szóródik, de a napfényben kevesebb ibolya fény van, és a szemünk is kevésbé érzékeny rá, ezért a kék dominál.
Napkeltekor és napnyugtakor a napfénynek sokkal hosszabb utat kell megtennie a légkörön keresztül, mielőtt eléri a szemünket. Ez alatt a hosszabb út alatt a kék fény nagy része már elszóródott, így a hosszabb hullámhosszúságú fények, mint a vörös és a narancs, jutnak el hozzánk nagyobb arányban. Ezért látjuk a naplementéket vörös és narancs színekben.
Miért nem ibolya az ég? A szem érzékenysége és a szórás spektruma
Bár a Rayleigh-szórás elmélete azt sugallja, hogy a rövidebb hullámhosszú fény (mint az ibolya) sokkal jobban szóródik, mint a kék, az ég mégsem ibolya színű. Ennek több oka is van, melyek közül a legfontosabbak a napfény spektrális eloszlása és az emberi szem érzékenysége.
Először is, a napfény nem tartalmaz egyenlő mennyiségű minden színt. Bár a kék és ibolya is jelen van, az ibolya mennyisége a légkörbe lépve valamivel kevesebb, mint a kéké. A légkör felső rétegeiben a nagyobb hullámhosszú fények (piros, narancs, sárga) szinte akadálytalanul áthaladnak, míg a rövidebb hullámhosszúak (kék, ibolya) szóródni kezdenek.
Másodszor, a légkörben található molekulák nem szórják az ibolyát annyira hatékonyan, mint azt a tiszta Rayleigh-szórás elmélete jósolná. A valóságban a szórás hatékonysága a hullámhossz csökkenésével nem növekszik végtelenül, hanem egy ponton túl lelassul.
Harmadszor, és talán a legfontosabb, az emberi szem érzékenysége. A szemünk háromféle színérzékelő csappal rendelkezik, melyek a vörös, zöld és kék színekre érzékenyek. Az ibolya színt érzékelő csapok kevésbé érzékenyek az ibolyára, mint a kékre a kékre érzékelő csapok. Ráadásul, az ibolya szín a vörös és kék színérzékelő csapokat is stimulálja, ami az agyban egy kékebb színként interpretálódik.
Tehát, bár az ibolya szín is szóródik, a napfény spektrális eloszlása, a légkör szórási tulajdonságai és a szemünk színérzékelésének sajátosságai együttesen eredményezik, hogy az eget kéknek látjuk.
Ez a három tényező együttesen felelős azért, hogy az ég kéknek tűnik számunkra, annak ellenére, hogy az ibolya szín is jelen van a szórt fényben.
A Mie-szórás: a felhők és a köd szerepe
A Mie-szórás jelentős szerepet játszik a felhők és a köd színének kialakulásában, és ezáltal befolyásolja az égbolt általános megjelenését is. Ezzel a jelenséggel magyarázható, hogy a felhők általában fehérek, míg a köd szürkésnek tűnhet.
A Mie-szórás akkor dominál, amikor a légkörben található részecskék mérete (például vízcseppek a felhőkben vagy ködben) hasonló vagy nagyobb, mint a fény hullámhossza. Mivel a látható fény hullámhossza 400 és 700 nanométer között van, a felhőkben és a ködben lévő nagyobb vízcseppek minden hullámhosszt egyformán szórnak.
Ez az egyenletes szórás eredményezi a fehér színt, mivel a fehér fény valójában a látható spektrum összes színének keveréke.
Ezzel szemben a Rayleigh-szórás, ami az ég kék színét okozza, a kisebb részecskéken (például levegőmolekulákon) történő szórás. A köd szürkés árnyalata pedig a szennyeződések és a víz együttes hatásának köszönhető, ami csökkenti a visszavert fény tisztaságát.
A köd sűrűsége is befolyásolja a látható színt. Sűrűbb ködben a fény többszörösen szóródik, ami tovább csökkenti a kontrasztot és a színek telítettségét. Ezért tűnik a köd néha inkább szürkének vagy akár fehéresnek, mintsem tiszta kéknek vagy vörösnek, mint a naplemente esetén.
A naplemente vörös színe: a hosszú úton megtett fény
A naplemente vörös színének oka a szórással magyarázható, konkrétan a Rayleigh-szórással. A napközben a légkörön áthaladó napfény sokkal rövidebb utat tesz meg, mint naplementekor. Naplementekor a Nap alacsonyan helyezkedik el a horizonton, így a fénynek sokkal vastagabb légrétegen kell áthaladnia, mielőtt eléri a szemünket.
A légkörben található apró részecskék (pl. nitrogén- és oxigénmolekulák) szórják a napfényt. A Rayleigh-szórás elmélete szerint a rövidebb hullámhosszú fény (kék és ibolya) sokkal hatékonyabban szóródik, mint a hosszabb hullámhosszú fény (vörös és narancs). Ezért látjuk az eget kéknek napközben, mert a kék fény minden irányba szétszóródik.
Naplementekor a kék és ibolya fény jelentős része már szétszóródott, mire a fény eléri a szemünket. A hosszabb hullámhosszú, vörös és narancs fény viszont kevésbé szóródik, így ezek a színek képesek áthatolni a vastagabb légrétegen. Ennek eredményeképpen a horizont közelében lévő Nap és a körülötte lévő égbolt vöröses és narancssárgás árnyalatokban pompázik.
A jelenség intenzitását befolyásolja a légkör tisztasága is. Ha a levegőben sok a por vagy a szennyeződés, a szórás még erőteljesebb lehet, ami még látványosabb naplementét eredményezhet. Ezzel magyarázható, hogy miért látunk néha különösen vörös vagy narancssárga naplementéket.
A naplemente vörös színe tehát nem a Nap tényleges színe, hanem a légkörben történő fényszórás következménye, amely a hosszú úton megtett fény hullámhosszának szelektív szóródásán alapul.
A vízparti naplementék gyakran különösen lenyűgözőek. Ennek oka, hogy a víz párolgása növeli a légkör páratartalmát, ami még tovább fokozza a szóródást, és élénkebb színeket eredményez.
Érdemes megjegyezni, hogy a szórást nem csak a légköri részecskék okozzák, hanem a nagyobb méretű aeroszolok, mint például a vulkáni hamu is. Egy vulkánkitörés után a naplementék különösen látványosak lehetnek, mivel a levegőben lévő hamu még jobban szórja a fényt.
A légköri optikai jelenségek: glóriák, koszorúk és melléknapok
A légkörben lejátszódó optikai jelenségek, mint a glóriák, koszorúk és melléknapok, mind a fény és a légköri részecskék kölcsönhatásának eredményei. Ezek a jelenségek lenyűgöző látványt nyújtanak, és betekintést engednek a légkör fizikájába.
A glóriák a megfigyelő árnyéka körül megjelenő, színes gyűrűk. Ezek a jelenségek akkor alakulnak ki, amikor a napfény apró vízcseppeken (például ködben vagy felhőben) diffrakálódik. A diffrakció azt jelenti, hogy a fény eltérül, amikor akadályba ütközik. A glóriák gyakran láthatók repülőgépekről vagy hegytetőkről.
A koszorúk a Hold vagy a Nap körül látható, halvány, színes gyűrűk. Ezek a jelenségek is diffrakció eredményei, de a glóriákkal ellentétben a koszorúk esetében a diffrakciót a felhőkben található, hasonló méretű vízcseppek okozzák. Minél kisebbek a cseppek, annál nagyobb a koszorú átmérője.
A melléknapok a Nap mellett, annak magasságában megjelenő fényes foltok.
A melléknapok a jégkristályok által okozott fénytörés eredményei. A jégkristályok a magas légkörben található cirrus felhőkben találhatók. A fény áthalad a jégkristályokon, és megtörik, ami a melléknapok megjelenéséhez vezet. A melléknapok általában a Nap mindkét oldalán, 22 fokos távolságban láthatók. A melléknapok színei a vöröstől a sárgáig terjedhetnek, a kék színek kevésbé gyakoriak.
Ezek a légköroptikai jelenségek rendkívül változatosak és függenek a légköri viszonyoktól, a részecskék méretétől és a fényforrás szögétől. A légköri optika ezen látványos megnyilvánulásai a természet szépségének és összetettségének tanúbizonyságai.
A horizont közelsége: a légkör vastagságának hatása
A naplemente vörös színe nagyrészt a légkör vastagságának köszönhető. Amikor a Nap alacsonyan van a horizonton, a fényének sokkal hosszabb utat kell megtennie a légkörön keresztül, mint amikor éppen a fejünk felett van.
Ez a hosszabb út azt jelenti, hogy a kék és zöld fény nagyobb mértékben szóródik szét a légköri részecskék (például nitrogén és oxigén molekulák) által. Ezt a jelenséget Rayleigh-szórásnak nevezzük.
A szóródás miatt a kék fény szinte teljesen eltűnik a közvetlen napsugarakból, mire azok elérik a szemünket.
Ezzel szemben a vörös és narancssárga fény, amelyek hosszabb hullámhosszal rendelkeznek, kevésbé szóródnak szét. Ennek következtében a vöröses árnyalatok dominálnak a naplemente látványában.
Minél alacsonyabban van a Nap, annál vastagabb légkörrétegen halad át a fény, így annál intenzívebbé válik a vörös szín. Ezért a naplemente színei a horizont közelében a legélénkebbek és legvörösebbek.
A légköri szennyezés hatása a színekre
A légköri szennyezés jelentősen befolyásolja az ég kék színét és a naplementék vörös árnyalatát. Tiszta légkörben a levegő molekulái, főként a nitrogén és az oxigén, szórják a napfényt. Ez a szórás hatékonyabban történik a kék és ibolya hullámhosszú fényeknél, ezért látjuk az eget kéknek.
Azonban a szennyező anyagok, mint például a por, korom, és egyéb aeroszolok, nagyobb méretűek, mint a levegő molekulái. Ezek a nagyobb részecskék nem szelektíven szórják a fényt, ami azt jelenti, hogy a különböző hullámhosszú fényeket nagyjából egyforma mértékben szórják.
Ez a jelenség a szürke szórás, ami csökkenti az ég kék színének intenzitását, és az égbolt fakóbb, szürkésfehér színt kap.
A naplementék vörös színe akkor alakul ki, amikor a napfény hosszabb úton halad át a légkörön, így a kék fény nagyrészt elszóródik. A szennyezés tovább erősítheti ezt a hatást. A szennyező anyagok jelenléte tovább szórja a kék fényt, és a vörös és narancssárga hullámhosszú fények még hangsúlyosabbá válnak, intenzívebb, néha akár drámaian vörös naplementéket eredményezve.
Ugyanakkor túlzott szennyezés esetén a naplemente színei tompulhatnak, és a horizont közelében a színek fakók, szürkés árnyalatúak lehetnek. A nagyon szennyezett levegőben a napkorong elmosódottnak tűnhet, és a színek elveszítik élénkségüket.
A fényelhajlás: a fény útjának görbülése
A fényelhajlás, vagy refrakció, kulcsszerepet játszik abban, ahogyan a napfény áthalad a légkörön, és ez befolyásolja az ég színét, valamint a naplementék látványát. A légkör sűrűsége nem egyenletes; a földfelszín közelében sűrűbb, és a magasság növekedésével fokozatosan ritkul. Ez a sűrűségkülönbség okozza a fényelhajlást.
Amikor a napfény belép a légkörbe, a levegő molekulái eltérítik az útját. Ez a jelenség nem csak a szóródás, hanem a fénytörés eredménye is. A fénytörés mértéke függ a levegő sűrűségétől és a fény hullámhosszától.
A fényelhajlás miatt a napkorong látszólagos helyzete a horizonton magasabb, mint a valóságos.
Naplementekor a napfénynek hosszabb utat kell megtennie a légkörben. A fényelhajlás ekkor a legszembetűnőbb, mivel a fény a sűrűbb légrétegekbe lép be, ami jelentős mértékű eltérítést okoz. Ez hozzájárul ahhoz, hogy a naplementék vöröses árnyalatúak legyenek, mivel a kék fény már korábban szétszóródott, és a vörös fény kevésbé hajlamos a szóródásra, így képes eljutni a szemünkbe.
A szórás polarizációja: a fény irányának megváltozása
A légkörben lévő apró részecskék, mint például a nitrogén és az oxigén molekulái, szórják a napfényt. Ez a szórás nem egyenletes; a rövidebb hullámhosszú, kék fény sokkal hatékonyabban szóródik, mint a hosszabb hullámhosszú, vörös fény. Ez a jelenség a Rayleigh-szórás.
Amikor a nap magasan jár az égen, a kék fény minden irányba szóródik, ezért látjuk az eget kéknek. A naplementekor azonban a fénynek sokkal nagyobb távolságot kell megtennie a légkörben. Ez azt jelenti, hogy a kék fény nagy része már elszóródott mire eléri a szemünket, így a vörös és narancssárga hullámhosszak dominálnak.
A szórás során a fény polarizálódhat is. Ez azt jelenti, hogy a fény hullámai egy adott irányban kezdenek el rezegni. A szórás mértéke és a polarizáció iránya függ a szórási szögtől és a részecskék méretétől.
A Rayleigh-szórás hatékonyabban szórja a kék fényt, ami az ég kék színének és a naplemente vörös árnyalatának fő oka.
A naplementék intenzitását befolyásolhatják a légkörben lévő por- és vízcseppek is. Ezek a nagyobb részecskék más típusú szórást okoznak, ami a naplemente színeinek gazdagságát növelheti.
A légköri törés: a tárgyak látszólagos helyzetének eltolódása
A légköri törés befolyásolja, hogyan látjuk a Napot, különösen napkeltekor és napnyugtakor. A fény a légkör különböző sűrűségű rétegein halad át, ami a fény sugarainak eltérülését okozza. Ez a jelenség a légköri törés.
Emiatt a Napot a valós helyzeténél magasabban látjuk az égen. A törés mértéke függ a légkör hőmérsékletétől és sűrűségétől. Napkeltekor és napnyugtakor, amikor a Nap a horizont közelében van, a fény hosszabb utat tesz meg a légkörben, így a törés hatása is nagyobb.
A légköri törés következtében a Napot akár percekkel korábban láthatjuk felkelni, és percekkel később lenyugodni, mint ahogy az valójában megtörténne.
Ez az optikai csalódás hozzájárul a vöröses színek felerősödéséhez is. Miközben a fény áthalad a légkörön, a kék fény nagyobb mértékben szóródik szét (Rayleigh-szórás), míg a vörös és narancssárga fény kevésbé. A törés miatt a szemünkbe jutó fény még inkább a vörös tartományba tolódik el, így látjuk a lenyűgöző vörös naplementét.
A Föld görbülete és a naplemente időtartama
A Föld görbülete közvetlen hatással van a naplemente időtartamára. Mivel a Föld gömbölyű, a nap nem egyszerre tűnik el mindenki számára. Aki magasabban helyezkedik el, például egy hegy tetején, később látja a naplementét, mint aki a tengerszinten van.
Minél nagyobb a magasság, annál hosszabb a naplemente időtartama.
Ez a jelenség annak köszönhető, hogy a horizont távolabb van a magasabb pontokról nézve. A nap sugarai így hosszabb ideig érik el a magasabban fekvő területeket, mielőtt a Föld görbülete eltakarná őket. Emiatt a naplemente időtartama változó, függően a megfigyelő helyzetétől és magasságától.
A különböző légköri rétegek hatása a fényre
A légkör különböző rétegei eltérő módon befolyásolják a napfényt. A kék ég a Rayleigh-szórás eredménye. A levegő molekulái, főleg a nitrogén és az oxigén, jobban szórják a rövid hullámhosszú, kék fényt, mint a hosszabb hullámhosszú, vörös fényt.
Ez a jelenség az oka annak, hogy nappal az eget kéknek látjuk.
Naplemente idején a napfénynek sokkal nagyobb távolságot kell megtennie a légkörben. Ez azt jelenti, hogy a kék fény nagy része már szétszóródott, mielőtt elérné a szemünket. Emiatt a hosszabb hullámhosszú, vörös és narancssárga fény dominál, ami a naplementét vörösessé varázsolja. A légkörben lévő porszemcsék és vízcseppek tovább erősíthetik ezt a hatást, szórva és elnyelve a fényt.
A légköri instabilitás és a színek változékonysága
Az ég kék színe a Rayleigh-szórás eredménye. A Napból érkező fehér fény a légkörbe lépve szóródik. A kék és ibolya színű fény hullámhossza rövidebb, ezért hatékonyabban szóródik szét a levegő molekuláin, mint a hosszabb hullámhosszú vörös és narancssárga fény.
Naplementekor a Nap fénye hosszabb utat tesz meg a légkörben. Ez azt jelenti, hogy a kék fény nagy része már elszóródott, mire a szemünkbe ér. Emiatt a vörös és narancssárga fény dominál, ami a naplementét vörös árnyalatúvá varázsolja.
Minél több a szennyeződés a légkörben, annál intenzívebbek és élénkebbek lehetnek a naplemente színei, mivel a szennyező részecskék is szórják a fényt.
A légköri instabilitás, mint például a hőmérsékleti különbségek, befolyásolja a szóródás mértékét, és ezáltal a színek intenzitását és eloszlását is. Különböző légköri jelenségek, például a magas páratartalom vagy a felhők jelenléte, tovább árnyalhatják a látványt.
A napkorong színe a napkeltekor és napnyugtakor
A napkelte és napnyugta vöröses színe a szóródás jelenségének köszönhető. Amikor a Nap alacsonyan van az égen, a fényének hosszabb utat kell megtennie a légkörben.
Ez a hosszabb út azt jelenti, hogy a kék és zöld fény nagy része szóródik, eltávolítva őket a közvetlen napsugárból. Ami megmarad, az a vörös és narancssárga, amelyek kevésbé szóródnak, és így elérik a szemünket.
Minél több a légkörön áthaladó fény mennyisége, annál intenzívebb a vörös szín.
A légkörben lévő por és pára tovább fokozhatja ezt a hatást, mivel ezek a részecskék is szórják a fényt, hozzájárulva a látványos színekhez. Ezért látunk gyakran lélegzetelállító vörös naplementéket, amikor a levegő szennyezett vagy párás.
A zöld sugár: a ritka légköri jelenség
A naplementék és napkelték során néha megfigyelhető egy igen ritka jelenség, a zöld sugár. Ez egy rövid ideig tartó, zöld színű villanás, ami a Nap felső peremén jelenik meg, közvetlenül a horizont felett vagy alatt.
A jelenség alapja a légköri fénytörés. A légkör a különböző hullámhosszúságú fényt eltérő mértékben töri meg. Mivel a zöld és a kék fény jobban törik, mint a vörös, elméletileg a Nap felső peremén zöld, majd kék színnek kellene megjelennie. A kék szín azonban a Rayleigh-szórás miatt elnyelődik, így többnyire csak a zöld színt látjuk.
A zöld sugár megfigyeléséhez tiszta, zavartalan légkör szükséges, valamint egy szabad horizont, például a tenger felett.
A zöld sugár nem egyetlen jelenség, több típusa létezik. A alsó zöld sugár közvetlenül a horizonton jelenik meg, míg a felső zöld sugár a napkorongból különül el egy pillanatra. Vannak illuzórikus zöld sugarak is, amelyek valójában légköri tükröződések.
Bár a zöld sugár ritka, megfelelő körülmények között és némi szerencsével bárki megfigyelheti. A jelenség megörökítése fényképen vagy videón is lehetséges, de a Napba való közvetlen nézés mindenképpen kerülendő, mert károsíthatja a szemet.
A légköri optikai jelenségek megfigyelése és fényképezése
Az ég kék színe a szóródás jelenségének köszönhető. A Napból érkező fehér fény a légkörbe érve találkozik a levegő molekuláival. A rövidebb hullámhosszú, kék fény jobban szóródik, mint a hosszabb hullámhosszú, vörös fény. Ezért látjuk az eget kéknek minden irányban.
Naplementekor a Nap fénye hosszabb utat tesz meg a légkörben. A kék fény nagy része már elszóródott, mire eléri a szemünket. Emiatt a hosszabb hullámhosszú, vörös és narancssárga fény jut el hozzánk nagyobb arányban, festve vörösre a naplementét.
A légköri optika ezen jelenségei nem csupán gyönyörű látványt nyújtanak, hanem a légkör összetételéről és állapotáról is információt hordoznak.
A légköri szennyeződések befolyásolhatják a szóródás mértékét és a naplemente színét. Például, ha sok por van a levegőben, a naplemente még vörösebb lehet.
Érdemes megfigyelni, hogy a napkelte és napnyugta színei változnak a napszak és az időjárás függvényében. A felhők jelenléte tovább bonyolíthatja a képet, létrehozva lenyűgöző, változatos színkombinációkat.
