Sắc thái của màu đỏ
Trong hoàng hôn hoặc bình minh, ánh sáng từ mặt trời sẽ đi qua một phần đáng kể của khí quyển và cuối cùng là tầng đối lưu - một khu vực chứa các đám mây. Ở đó, ánh sáng mặt trời tương tác với các phân tử khí nhỏ hơn nhiều so với bước sóng ánh sáng, một nhà vật lý quá trình gọi Tán xạ Rayleigh. Trong tương tác này, ánh sáng được phân tán hiệu quả hơn nếu màu của nó là màu xanh chứ không phải màu đỏ. Lý do mặt trời trông có màu đỏ vào lúc hoàng hôn hoặc bình minh là vì phần lớn ánh sáng xanh của nó đã bị phân tán trong suốt hành trình dài qua bầu khí quyển.
Bạn có thể kiểm tra điều này ở nhà. Chiếu một ngọn đuốc qua nước có thêm một hoặc hai giọt sữa. Sữa tán xạ ánh sáng theo cách tương tự như các phân tử khí trong khí quyển, khiến đèn khò trông có màu đỏ.
Nhưng hoàng hôn hay bình minh không nhất thiết là bầu trời đỏ rực. Nếu có nhiều hơi nước trong không khí, điều này có thể làm cho hoàng hôn trông có màu hồng và cam hơn - tắt tiếng màu đỏ tươi. Đây là một hiệu ứng gây ra bởi các giọt nước có kích thước tương đương hoặc lớn hơn với bước sóng ánh sáng, có nghĩa là chúng tán xạ tất cả các màu của ánh sáng tương tự nhau.
Một bầu trời màu đỏ đậm đòi hỏi một tầng đối lưu đặc biệt khô và rõ ràng dọc theo đường đi của ánh sáng mặt trời - vì vậy không khí bao gồm hầu hết các phân tử nhỏ hơn các giọt nước, bụi hoặc chất ô nhiễm. Điều kiện khí quyển rõ ràng như vậy thường được liên kết đến phía đầu của một mặt trận thời tiết áp lực cao di chuyển từ phía tây - một hiện tượng thường có nghĩa là ngày hôm sau sẽ khô và nắng. Vì vậy, có vẻ như thực sự có một số sự thật với câu nói về bầu trời đỏ vào ban đêm.
Nếu hệ thống áp suất cao đang di chuyển về phía đông, những điều kiện khí quyển này sẽ gặp phải bởi ánh sáng của mặt trời đang chiếu tới chúng ta. Do đó, bầu trời đỏ vào buổi sáng cho thấy sự thay đổi thời tiết sắp xảy ra. Bất kỳ ánh sáng nào đến với chúng ta trong hoàng hôn từ phía tây sẽ phải đi qua không khí ẩm hơn. Ngoài ra, bầu không khí trên phía sau của một hệ thống áp suất cao thường cũng cao hơn trong các chất ô nhiễm, cũng giúp tán xạ ánh sáng màu xanh.
Nhưng màu sắc của hoàng hôn hoặc bình minh có thể phức tạp hơn nhiều và là kết quả của những sự kiện cách xa người quan sát hơn là thời tiết. Không khí có thể chứa không chỉ nước, mà các chất ô nhiễm phức tạp hơn và các hạt bụi nhỏ. Nếu tất cả đều có kích thước tương tự nhau, mặt trời và bầu trời có thể có màu đỏ cam, cũng như màu hoa cà hoặc màu tím. Những hạt này có thể được nhặt từ các đám cháy hoang dã và bão bụi.
Chỉ gần đây điều này dẫn đến một hiện tượng ở Anh được mệnh danh là mặt trời bão. Một hệ thống thời tiết liên quan đến cơn bão Ophelia đã vận chuyển Bụi từ Bắc Phi và các đám cháy hoang dã ở Bêlarut trong những đám mây trên Vương quốc Anh. Kết quả là mặt trời buổi trưa đã biến thành một màu cam đậm, làm cho phong cảnh trở nên rực rỡ. Một ví dụ khác là Vụ phun trào 2010 của Eyjafjallajökull, một ngọn núi lửa ở Iceland, đã tạo ra tro mịn cũng như các sol khí Sulphate trong bầu khí quyển cao.
Điều gì gây ra một bầu trời đỏ vào lúc bình minh và hoàng hôn?
Mặt trời thấp trên đường chân trời lúc bình minh và hoàng hôn. Vào những thời điểm này trong ngày, ánh sáng mặt trời đã phải đi qua nhiều bầu khí quyển để đến với chúng ta. Khi ánh sáng chiếu vào bầu khí quyển, nó bị tán xạ, đặc biệt là khi bụi, khói và các hạt khác trong không khí.
Sự tán xạ này ảnh hưởng đến phần màu xanh của phổ ánh sáng nhiều nhất. Vì vậy, vào thời điểm ánh sáng mặt trời chiếu vào mắt chúng ta thường có nhiều phần màu đỏ và màu vàng của quang phổ còn lại.
Bụi và các hạt khói thường tích tụ trong bầu khí quyển bên dưới các hệ thống áp suất cao, thường liên quan đến thời tiết khô và ổn định.
Nếu bạn đã từng đến Darwin ở Lãnh thổ phía Bắc trong mùa khô [khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 9], bạn sẽ biết hoàng hôn màu đỏ và màu cam rực rỡ là điều gần như xảy ra hàng ngày.
Điều này có ý nghĩa - bầu trời trên Top End vào thời điểm này trong năm thường đầy những hạt bụi bay ra khỏi đất bởi những cơn gió đông nam khô khan, cũng như khói từ những đám cháy rừng cháy qua cảnh quan.