Gün batımı ve gün doğumunda hava neden kırmızıdır? En basit cevap ışığın atmosferdeki parçacıklara çarparak kırılması sonucu görünen ışığın kırmızı tayfa kaymasıdır. Işığın havada yol alırken nasıl davrandığını anlamak için atmosferin bileşimine, ışığın rengine, dalga boyuna ve Rayleigh saçılmasına göz atmak yeterli.
Güneş batarken ve doğarken ışık daha yoğun bir atmosferden geçmek zorunda kalır; ışığın atmosferden geçiş süresi uzar. Bu sürede ışığın dalga boyu azalır. Mavi halihazırda kısa dalga boyludur. Kırmızı ise en uzun dalga boylu ışıktır ve sonuçta hayatta kalan kırmızı ve turuncu tonları olur. Buna Rayleigh saçılması deniyor.
Işığı ve Renkleri Anlamak
Dünya atmosferi gün batımının veya doğumunun rengini belirliyor. Atmosfer çoğunlukla gazlardan ve diğer birkaç molekülden oluşur. Atmosferde en çok bulunan gazlar azot (%78) ve oksijendir (%21). Kalan %1 argon ve su buharı gibi eser gazlar ve okyanuslardan gelen toz, kurum ve kül, polen ve tuz gibi küçük katı parçacıklardan ibaret. Yağmur fırtınalarından sonra veya okyanusa yakın yerlerde havada daha fazla su olur. Yine volkanlar atmosfere yüksek miktarda toz partikülü fırlatır. Kirlilik gaz, toz ve kurumu artırır. Tüm bunlar gökyüzü rengini etkiliyor.
İlgili: Gökyüzü Neden Mavi?
Işık, dalgalar halinde yayılan bir enerjidir. Bu elektromanyetik dalgalardaki ışınımın enerjisi dalga boyuna ve frekansına bağlı. Elektromanyetik spektrumda gözlerimizin görebildiği ışığa görünür ışık diyoruz. Bir ampulden veya Güneş'ten gelen ışık beyaz görünür ancak aslında birçok rengin birleşimidir. Prizmaya uğrayan ışık bu yüzden renklerine ayrılır. Gökkuşağı doğal bir prizma etkisidir. Renklerin farklı dalga boyları, frekansları ve enerjileri var. Mor en kısa dalga boyuna sahip renk yani en yüksek frekansa ve enerjiye sahip. Kırmızı ise en uzun dalga boyuna ve en düşük frekansa ve enerjiye sahip ışık dalgasıdır.
Gün Batımı ve Gün Doğumunda Gökyüzü Rengi
Gün batımı veya gün doğumunda gökyüzü kırmızı ya da turuncu görünür çünkü ışık havada daha uzun yol alır. Daha fazla ışık yansıyıp dağılarak Güneş'in daha sönük görünmesini sağlar. Güneş'in rengi değişiyor gibidir, önce turuncuya ve sonra kırmızıya döner. Çünkü kısa dalga boylu mavi ve yeşil gibi renkler artık etrafa daha fazla dağılır ve yalnızca daha uzun dalga boylu (kırmızı, turuncu) görülebilir hale gelir.
Gündüzleri Güneş'in sarı, gökyüzünün mavi görünmesinin nedeni de budur. Uzayda Güneş ışığı beyaz görünür ancak Dünya'da atmosferik Rayleigh saçılması nedeniyle Güneş'in biraz daha kırmızıya (diğer bir deyişle sarıya) yaklaştığını ve atmosferin saçılan mavi ışığın rengini aldığını görüyoruz. Gün doğumunda/batımında atmosfer daha yoğundur, dolayısıyla etki daha güçlüdür.
Işık müdahale edilmediği sürece düz çizgide hareket eder. Gaz molekülü veya toza çarptığında ise nasıl hareket edeceği dalga boyuna ve çarptığı parçacığın boyutuna bağlı. Toz parçacıkları ve su damlacıkları görünür ışıktan çok daha büyüktür. Bu yüzden ışığı farklı yöne yansıtırlar. Yansıyan ışık hala beyazdır çünkü renklerine ayrılmamıştır. Ancak gaz molekülleri görünür ışığın dalga boyundan küçüktür. Işık bu kez daha farklı davranır. Gaz molekülüne çarpan ışığın bir bölümü emilir. Ardından molekül ışığı farklı bir yöne yayar. Yayılan renk emilen renktir. Farklı renkte ışıklar farklı biçimde emilir. Düşük dalga boylu ışıklar (maviler) yüksek dalga boylu ışıklardan (kırmızılar) daha sık emilir. Elde kalan ışık kırmızı ve tonları olur.
Güneş Aslında Çoktan Batmıştır
Ayrıca Güneş batarken atmosferik kırılma ışığı ışığı "büker". Güneş'in ufkun altına indiğini gördüğünüzde aslında çoktan batmıştır ve gördüğünüz şey Dünya'nın etrafına doğru kırılmış ışıktır. Daha düşük dalga boylu ışığın kırılması daha kolaydır. Güneş ufuk çizgisinin altına düştüğünde bu etkilerin her ikisi son derece kısa süreliğine "yeşil parlama" meydana getiriyor. Düşük dalga boylu ışık atmosfer tarafından saçılır ve yüksek dalga boylu ışık Dünya'nın etrafına doğru kırılmaz. Bu nedenle kısa süreliğine elde yalnızca yeşil kalır.
Rayleigh Saçılması ile Gün Batımı ve Gün Doğumu Arasındaki İlişki
Rayleigh saçılması, gündüz vakti gökyüzünün mavi rengine neden olan bilimsel bir olgudur. Aynı zamanda gün doğumu veya gün batımının canlı renklerinden de sorumludur.
Gün boyunca güneş ışığı Dünya'nın atmosferine girer ve başta oksijen ve nitrojen olmak üzere havadaki küçük gaz molekülleriyle çarpışır. Çarpışma, güneş ışığının her yöne dağılmasına neden olur. Ancak, daha kısa mavi dalga boyları, daha uzun kırmızı dalga boylarından daha fazla saçılır. Bu da gün boyunca mavi bir gökyüzü ile sonuçlanır.
Gün doğumu ve gün batımı sırasında, güneş ışığı gözlerimize ulaşmak için Dünya atmosferinin daha büyük bir kısmından geçer. Atmosferden geçen bu yol mavi ışığın daha da fazla dağılmasına neden olur ve geriye sadece daha uzun dalga boyları olan kırmızı, turuncu ve sarının gözümüze ulaşması kalır. Gün doğumu ve gün batımının kırmızımsı-turuncu renkte görünmesinin nedeni budur.
Gündüz gökyüzünün mavi rengini yaratan aynı Rayleigh saçılması, gün doğumu ve gün batımında gördüğümüz renklerden de sorumludur. Güneşin açısı değiştikçe, ışık atmosferin daha büyük bir kısmından geçerek daha fazla mavi ışığın dağılmasına ve geride daha uzun kırmızı dalga boylarının kalmasına neden olur. Bu nedenle gün batımları ve gün doğumları genellikle günün geri kalanından daha canlı ve renklidir.
Mie Saçılması ile Gün Batımı ve Gün Doğumu Arasındaki İlişki
Mie saçılması, ışığın dalga boyundan daha büyük olan parçacıklarla etkileşime girdiğinde meydana gelen bir saçılma türüdür. Bu tür bir saçılma Dünya atmosferinde meydana gelebilir ve gün doğumu veya gün batımı sırasında gördüğümüz renklere katkıda bulunabilir.
Gün doğumu veya gün batımı sırasında, güneş ışığının atmosfere girdiği açı gün içinde olduğundan farklıdır, bu da güneş ışığının Dünya atmosferinin daha büyük bir kısmından geçmesine neden olur. Bu da ışığın atmosferdeki toz, su damlacıkları ve diğer aerosol türleri de dahil olmak üzere parçacıklarla etkileşime girme olasılığının daha yüksek olduğu anlamına gelir.
Mie saçılması, ışık atmosferdeki bu daha büyük parçacıklarla etkileşime girdiğinde meydana gelir. Bu tür saçılmanın daha büyük parçacıklarla meydana gelme olasılığı daha yüksektir ve Rayleigh saçılması (gün boyunca gökyüzünün mavi renginden sorumludur) gibi belirli ışık renklerini tercihli olarak saçmak yerine ışığı her yöne eşit olarak saçma eğilimindedir. Bu durum, gün ortasında görülen daha yoğun ve doygun renklere kıyasla gün doğumu veya gün batımı sırasında renklerin daha dağınık ve sessiz görünmesine neden olabilir.
Genel olarak, Mie saçılması, ışığı farklı yönlere saçarak ve belirli renkleri artırarak veya susturarak gün doğumu veya gün batımı sırasında gördüğümüz renklerde rol oynayabilir.
Gün batımı ve gün doğumu neden farklı görünüyor?
Farklı görünmelerinin nedeni günün saatine göre Güneş'in havadaki nem ve partikül miktarını, dolayısıyla renk kırınımı değiştirmesidir. Buna Mie Saçılması deniyor.
Gün batımı neden gün doğumundan daha renkli?
Alt atmosferdeki toz ve parçacıklar ışığı engelleyebilir. Gün batımı, gün doğumundan daha renklidir çünkü gündüz yükselen ısıyla termal hava akımları parçacıkları yükseltir. Geceleri ise alçaltır.