Ánh sáng mặt trời và bầu khí quyển của Trái đất

Bầu khí quyển của Trái đất bao gồm một số khí, hơi nước và các hạt bụi. Nó duy trì sự sống trên Trái đất bằng cách cung cấp các khí cần thiết cho các quá trình sinh hóa, bảo vệ các loài sinh vật khỏi những tia sáng gây hại từ mặt trời và xua đuổi hầu hết những "kẻ xâm lược khó chịu" đến từ không gian.

Tại sao Mặt trời lại có màu trắng vào buổi trưa, màu đỏ khi bình minh và hoàng hôn?

Ngoài việc cung cấp những nguồn tài nguyên quan trọng đảm bảo sự sống trên Trái đất, bầu khí quyển còn gây ra một số hiện tượng thú vị, chẳng hạn như luồng gió, màu xanh của bầu trời và các màu sắc khác nhau của mặt trời tại các thời điểm khác nhau của ngày.

Tại sao mặt trời có màu đỏ khi mặt trời mọc hoặc lặn?

Thực chất, mặt trời có màu đỏ khi mọc và lặn là do hiện tượng tán xạ của ánh sáng trong khí quyển. Ánh sáng mặt trời hoàn toàn có màu trắng bởi đó là sự kết hợp của tất cả bảy màu sắc của cầu vồng, tất cả đều có bước sóng khác nhau.

Khi ánh sáng mặt trời (bao gồm các màu có bước sóng khác nhau) đến Trái đất và qua bầu khí quyển, ánh sáng có bước sóng ngắn hơn (cụ thể là xanh lam và tím) sẽ có xu hướng bị tán xạ, ngược lại các màu có bước sóng dài hơn (đỏ, vàng và cam) ít bị tán xạ và dễ dàng đi xuyên qua hơn.

Bên cạnh đó, vào thời điểm hoàng hôn hoặc bình minh, ánh sáng mặt trời phải đi xuyên qua lượng khí quyển dày nhất trước khi đến mắt người quan sát, cũng là lúc những ánh sáng thiên về màu xanh bị tán xạ nhiều nhất. Do đó, vào những thời điểm này, ta sẽ thấy mặt trời và bầu trời có màu đỏ cam rực rỡ.

Vào thời điểm hoàng hôn hoặc bình minh, ánh sáng mặt trời phải đi qua lượng khí quyển tối đa để đến mắt người quan sát. Do đó, nhiều ánh sáng xanh bị phân tán từ ánh sáng mặt trời, làm cho mặt trời trông đỏ hơn khi mọc hoặc lặn.

Trên thực tế, một hiện tượng tự nhiên được gọi là tán xạ Rayleigh (đặt theo tên nhà vật lý người Anh-Lord Rayleigh) quy định rằng ánh sáng có bước sóng ngắn hơn (xanh lam) bị tán xạ dễ hơn ánh sáng có bước sóng dài hơn (đỏ).

Tại sao mặt trời có màu trắng vào buổi trưa?

Nguyên tắc tương tự cũng được áp dụng trong trường hợp này. Khi mặt trời ở trực tiếp trên cao, nó phải đi qua lượng khí quyển ít nhất để đến được mắt của một người quan sát trên bề mặt Trái đất. Điều này có nghĩa là nó không có cơ hội va chạm vào nhiều hạt cấu thành của khí quyển.

Do đó, tất cả các màu của ánh sáng mặt trời đến mắt người quan sát với cường độ gần như bằng nhau. Sự kết hợp của tất cả các bước sóng này tạo cho mặt trời một màu trắng chói mắt và không nên quan sát bằng mắt thường.