Γιατί βάφτηκε κόκκινος ο ουρανός;

Το ηλιακό φως στο ορατό του φάσμα, δηλαδή στην περιοχή που το ανθρώπινο μάτι μπορεί να αναγνωρίσει την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, εκτείνεται στην περιοχή περίπου μεταξύ 400 και 700nm. Τα μικρότερα μήκη κύματος είναι στο μπλε, ενώ τα μεγαλύτερα προς το κόκκινο χρώμα. Καθώς το ορατό φως διέρχεται μέσα από την ατμόσφαιρα της Γης, σκεδάζεται από τα ατμοσφαιρικά μόρια και τα αιωρούμενα σωματίδια. Τα ατμοσφαιρικά μόρια (που είναι πολύ μικρότερα από τα μήκη κύματος του ορατού φωτός), σκεδάζουν την ακτινοβολία αντιστρόφως ανάλογα με το μήκος κύματος (μάλιστα την τέταρτη δύναμή του!). Αυτό σημαίνει πως το μπλε φως σκεδάζεται πολύ πιο έντονα, ενώ το κόκκινο πολύ λιγότερο. Το φαινόμενο μελετήθηκε τον 19ο αιώνα από τον λόρδο Rayleigh και ονομάζεται προς τιμή του «σκέδαση Rayleigh».

Η σκέδαση Rayleigh είναι υπεύθυνη τόσο για το μπλε φως του ουρανού όσο και για το κόκκινο φως που παρατηρούμε στην ανατολή και δύση του ηλίου. Το μπλε φως προέρχεται από την έντονη σκέδαση των μικρών μηκών κύματος (στην πραγματικότητα περισσότερο σκεδάζεται το μωβ, ωστόσο αυτό δεν είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι). Κατά την ανατολή ή τη δύση του ηλίου, ο ηλιακός δίσκος βρίσκεται χαμηλά στον ορίζοντα και η ακτινοβολία έχει να διανύσει μεγαλύτερη διαδρομή στην ατμόσφαιρα μέχρι να φτάσει στον παρατηρητή του ξημερώματος ή του ηλιοβασιλέματος αντίστοιχα. Ως αποτέλεσμα της μεγαλύτερης οπτικής διαδρομής, το μπλε φως σκεδάζεται πιο αποτελεσματικά και απομένει μόνο το κίτρινο και το κόκκινο χρώμα.

Επιπλέον της σκέδασης Rayleigh, η ατμόσφαιρα φωτίζεται και λόγω της σκέδασης Mie που προκύπτει από τα αιωρούμενα σωματίδια της ατμόσφαιρας. Συγκεκριμένα, το κόκκινο που απομένει από τη σκέδαση Rayleigh σε ένα ηλιοβασίλεμα, σκεδάζεται περισσότερο όταν έχουμε αρκετά αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Για το λόγο αυτό παρατηρούμε εντυπωσιακά ηλιοβασιλέματα με έντονο κόκκινο φωτισμό του ουράνιου θόλου όταν έχουμε έκρηξη ενός ηφαιστείου, ή μεταφορά ερημικής σκόνης στην ατμόσφαιρα.”