Огненно-розовое или персиковое небо на закате — это уникальное преимущество нашей родной планеты, Земли. Но какие цвета появляются, когда Солнце садится на других небесных телах нашей звездной системы?

Ответ зависит от объекта наблюдений. Например, на большинстве спутников красочных закатов не будет вообще, ведь для этого нужна атмосфера, а они ее лишены. Так что космические туристы в будущем не смогут полюбоваться красивым закатным небом на Луне — для них оно всегда будет черным.

На планетах с атмосферой все куда интереснее. Так, на Марсе Солнце восходит и заходит с голубым свечением. По данным НАСА, на газовом гиганте Уране закатное небо переходит от голубого к бирюзовому. А на Титане, одном из спутников Сатурна, не лишенном атмосферы, небо может становиться желтым, оранжевым или коричневым, когда Солнце опускается за горизонт.

По словам Курта Элера, профессора математики в Общественном колледже в Рено, штат Невада, цвета заката сильно отличаются от планеты к планете, поскольку в значительной степени эти оттенки являются продуктом их атмосфер и того, как частицы в них рассеивают солнечный свет, к тому же на яркость цветов влияет удаленность небесного тела от Солнца. 

«Все очень непросто», — говорит Элер. «У всех было предвзятое мнение, что механизм [закатов] на других планетах является копией того, что мы видим на Земле». Но это не так.


Вот так необычно выглядит закат на Марсе. Фото было сделано ровером Spirit.

На Земле атмосфера состоит из крошечных молекул газа, в основном азота и кислорода, которые более эффективны при рассеянии — то есть поглощении и переизлучении в другом направлении — коротковолнового света, такого как синий и фиолетовый, чем более длинных красных волн видимого спектра. Селективный тип рассеяния, вызываемый малыми молекулами, называется рэлеевским рассеянием. Он дает нам голубое небо в полдень, но на закате и восходе Солнца, когда солнечный свет должен продвигаться дальше в атмосфере, большая часть голубого света рассеивается. В итоге начинают преобладать длинные красные и желтые волны видимого спекта, которые и создают красочные красно-оранжево-желтые закаты и рассветы.

Любая планета, в атмосфере которой преобладает газ, будет следовать аналогичной схеме, при которой более длинные волны света становятся доминирующими на закате и рассвете, говорит Элер. Например, по данным НАСА, на Уране молекулы водорода, гелия и метана в его атмосфере рассеивают более короткие синие и зеленые длины волн, поглощая (но в основном не испуская) более длинные красные волны видимого спектра. Это создает яркое голубое небо, которое становится бирюзовым на закате, когда синий свет рассеивается сильнее относительно более длинных зеленоватых волн.

Если в атмосфере планеты преобладает что-то кроме газов, «теория закатов» может стать совершенно другой. Элер является автором статьи 2014 года в журнале Прикладная оптика, в которой он исследует, почему марсианский закат кажется голубовато-синим. «Плотность атмосферного газа там составляет лишь около 1/80 от земной», — говорит Элер о Марсе. «В рассеивании преобладают более крупные частицы пыли».


Наша атмосфера может создавать много удивительных эффектов. Этот называется «ложные Солнца», по-научному — паргелий, и возникает он в результате преломления света Солнца в кристалликах льда в атмосфере. На гигантских газовых планетах, таких как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, кристаллы образуют облака аммиака, метана и других веществ, которые могут производить ореолы с четырьмя или более ложными Солнцами.

В исследовании 2014 года, которое использовало данные марсохода Spirit, Элер и его коллеги обнаружили, что марсианская пыль рассеивает свет совсем иначе, чем молекулы газа. «Причиной синего заката является то, как частицы пыли рассеивают свет», — сказал он.

Молекулы газа, подобные тем, что существуют на Земле, рассеивают свет во всех направлениях. Напротив, пыль рассеивает свет в основном в одном направлении — вперед, говорит Элер. Более того, частицы пыли рассеивают красный свет под гораздо более широким углом, чем синий. Поскольку синий свет рассеивается не очень широко, он становится более «концентрированным», из-за чего «синий свет примерно в шесть раз интенсивнее красного [света]» на Марсе, сказал Элер.

Когда вы смотрите на марсианский закат, вы на самом деле видите естественный цвет Солнца. Элер говорит, что «диск Солнца там кажется белым, потому что свет не меняет цвет при прохождении через марсианскую атмосферу». Он добавляет, что «вокруг Солнца есть голубоватое свечение. А дальше небо начинает казаться красноватым. Там вы видите красные лучи, рассеянные под большими углами».

Моделирование закатов на других небесных телах Солнечной системы, состав атмосфер которых мы знаем.

Что касается других планет и спутников, то почти невозможно предсказать, как будет выглядеть закат на них, не имея полного представления о составе их атмосфер. Единственное общее правило, которое здесь работает — если эти небесные тела имеют газообразную атмосферу, стоит ожидать более длинные волны света на закате, говорит Элер.

«Там, где в атмосфере преобладают другие вещества, нельзя ничего точно утверждать», — сказал Элер. Различные типы и распределение пыли по размерам будут рассеивать свет уникальными способами. Другими словами, если вы думаете, что закат на Земле «не от мира сего», подумайте еще раз — это действительно исключительная особенность, характерная для планет с газообразной атмосферой.




iGuides в Telegram — t.me/igmedia
iGuides в Яндекс.Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru