Почему облака на закате становятся красными и оранжевыми

Облака на закате становятся красными, оранжевыми или розовыми потому, что низкое Солнце освещает их светом, уже изменённым при прохождении через длинный слой атмосферы. Молекулы воздуха сильнее рассеивают короткие синие и фиолетовые волны, поэтому в прямых лучах остаётся больше жёлтого, оранжевого и красного света. Капли воды и кристаллы льда в облаках рассеивают этот тёплый свет в сторону наблюдателя, и облака приобретают яркую окраску.

Откуда в белом солнечном свете берётся красный цвет

Солнечный свет кажется белым, но состоит из излучения разных длин волн. Человеческий глаз воспринимает их как цвета видимого спектра: от фиолетового и синего до оранжевого и красного. Когда все эти составляющие поступают вместе в близких пропорциях, свет выглядит белым.

Днём Солнце находится сравнительно высоко, и его лучи проходят до поверхности Земли по относительно короткому пути через атмосферу. Молекулы азота и кислорода рассеивают часть света во все стороны. Короткие волны рассеиваются намного сильнее длинных – по этой же причине понятно, почему небо голубое, а прямой солнечный свет сохраняет почти белый или слегка желтоватый оттенок.

У горизонта геометрия меняется. Лучи идут сквозь атмосферу под малым углом и преодолевают в ней гораздо больший путь. По дороге значительная часть синей и фиолетовой составляющих отклоняется от первоначального направления. До облаков и глаз наблюдателя доходит свет, в котором относительно больше длинноволновых оттенков. Поэтому Солнце, участок неба вокруг него и освещённые облака выглядят жёлтыми, оранжевыми или красными.

Синий свет при этом не исчезает бесследно и не превращается в красный. Он просто сильнее рассеивается в других направлениях. Красная часть спектра лучше сохраняется в прямом пучке, прошедшем длинный путь через воздух.

Почему цвет меняют именно облака

Если подробнее разобрать, из чего состоят облака, внутри окажется огромное количество микроскопических капель воды, ледяных кристаллов или их смеси. Эти частицы намного крупнее молекул воздуха и достаточно хорошо рассеивают все видимые цвета. При обычном дневном освещении красная, зелёная и синяя составляющие смешиваются, поэтому тонкое или хорошо освещённое облако кажется белым.

На закате к облаку приходит уже не нейтрально-белый, а преимущественно жёлто-красный свет. Капли и кристаллы перераспределяют его по разным направлениям, в том числе к наблюдателю. Облако действует примерно как белый экран, на который направили цветную лампу: собственная окраска экрана не меняется, но отражённый от него свет приобретает цвет лампы. В обычном дневном свете тот же принцип объясняет, почему облака белые.

Именно поэтому выражение «красное облако» описывает его внешний вид, а не состав. Вода в каплях не становится красной, и внутри облака не образуется особое окрашивающее вещество. Когда освещение меняется или прекращается, то же облако снова выглядит белым, серым либо почти чёрным.

Почему одни облака пылают, а другие остаются серыми

Чтобы облако стало ярким, солнечные лучи должны свободно добраться до него. Если у западного горизонта находится плотная сплошная облачность, она перекрывает свет. Более близкие к наблюдателю облака оказываются в тени и выглядят серыми, хотя за ними может происходить очень красочный закат.

Важна и оптическая толщина самого облака. Тонкие перистые облака пропускают и рассеивают много света, поэтому часто приобретают нежные розовые, золотистые и алые оттенки. У мощного кучевого или слоистого облака освещённый край может сиять оранжевым, а толстая центральная часть и нижняя поверхность остаются тёмными. Свет многократно рассеивается внутри и не всегда достигает обращённой к наблюдателю стороны.

Положение облака относительно Солнца тоже влияет на результат. Один слой может быть освещён сбоку, другой снизу, а третий уже оказаться в земной тени. Поэтому на небе одновременно видны красные края, розовые полосы, серые основания и почти белые вершины. Это не разные вещества в облаках, а разные условия освещения.

Почему облака могут светиться после захода Солнца

Закат для человека на земле наступает тогда, когда солнечный диск скрывается за горизонтом. Но на высоте Солнце ещё некоторое время остаётся видимым. Чем выше облачный слой, тем позже его достигает граница земной тени. Поэтому поверхность уже может погрузиться в сумерки, а высокие облака всё ещё освещаются прямыми лучами.

Сразу после захода Солнца нижние облака обычно темнеют первыми. Более высокие слои продолжают светиться золотым, розовым или красным на фоне постепенно темнеющего неба. Затем земная тень поднимается, прямое освещение прекращается и для них. Яркая окраска быстро бледнеет, после чего облака становятся серыми и сливаются с сумеречным небом.

Это легко заметить, наблюдая один и тот же участок неба несколько минут. Цвет нередко движется по облаку: сначала загорается нижний край, затем светлая область смещается или сужается, а потом исчезает. В действительности облако за это время может почти не изменить форму. Меняется прежде всего угол падения света и положение границы тени.

От чего зависит оттенок закатных облаков

Цвет редко бывает чисто красным. Он определяется тем, какие длины волн дошли до облака и как смешались разные источники освещения.

Если Солнце ещё сравнительно высоко, путь через атмосферу короче и в лучах остаётся много жёлтого света. Облака выглядят золотистыми или кремовыми. Ближе к горизонту прямой свет становится оранжевым, а во время поздних сумерек может преобладать глубокий красный оттенок.

Розовый цвет часто возникает, когда красноватое прямое освещение смешивается с более холодным рассеянным светом неба. Сочетание красных и синих составляющих способно дать сиреневый или пурпурный тон. На восприятие влияют также яркость окружающего неба, адаптация зрения и настройки камеры, поэтому фотография не всегда точно повторяет оттенок, замеченный глазами.

Пыль, морская соль, дым и другие аэрозоли тоже меняют рассеяние. Умеренное количество частиц может усиливать тёплые тона и расширять окрашенную область неба. Однако правило «чем грязнее воздух, тем красивее закат» неверно. Слишком плотная дымка поглощает и рассеивает столько света, что Солнце и облака выглядят тусклыми, буроватыми или вовсе скрываются. Яркий красный закат возможен и в достаточно чистой атмосфере, поскольку основное разделение цветов создают уже сами молекулы воздуха.

Почему красные облака бывают не каждый вечер

Для выразительной окраски должны совпасть несколько условий. Нужны облака в подходящем месте, открытый путь солнечных лучей от горизонта до этих облаков и достаточная прозрачность воздуха. Совершенно ясное небо может дать красивое зарево, но облакам на нём просто нечего окрашивать. Сплошная облачность, наоборот, закрывает и Солнце, и освещённые слои.

Иногда наблюдатель видит только тёмные силуэты облаков на красном фоне. Это происходит, когда яркий закатный свет находится за ними, а обращённая к человеку сторона почти не освещена. Если лучи падают на нижнюю или боковую поверхность под удачным углом, те же облака становятся яркими.

На результат влияют и дальние облака, которые могут находиться за пределами видимого горизонта. Они способны перекрыть солнечный свет ещё до того, как он достигнет облачного слоя над наблюдателем. Поэтому местное небо иногда выглядит подходящим для красочного заката, но облака внезапно сереют без заметной причины.

Предсказывают ли красные облака погоду

Красный цвет сам по себе не означает приближение дождя, ветра или жары. Это прежде всего оптический эффект, связанный с высотой Солнца, составом атмосферы и расположением облачных слоёв. Для прогноза важнее тип облаков, направление их движения, атмосферное давление, фронты и данные наблюдений.

У приметы о красном вечернем небе есть ограниченная метеорологическая основа. В средних широтах погодные системы часто перемещаются с запада на восток. Красный закат иногда виден при достаточно сухом и прозрачном воздухе на западе, откуда приближается область устойчивой погоды. Но направление переноса меняется, местный рельеф влияет на облачность, а аэрозоли создают похожую окраску независимо от будущей погоды. Поэтому один цвет заката не заменяет прогноз.

Главное

Облака краснеют на закате не из-за изменения воды или льда, а из-за изменения освещения. Низкие солнечные лучи проходят длинный путь через атмосферу, теряют значительную часть рассеянного синего света и приходят к облакам преимущественно жёлтыми, оранжевыми и красными. Капли и ледяные кристаллы направляют этот свет к наблюдателю. Яркость и оттенок зависят от высоты и толщины облаков, их положения относительно Солнца, прозрачности воздуха и того, успела ли земная тень закрыть облачный слой.