Вогненно-рожево або персикове небо на заході – це унікальна перевага нашої рідної планети, Землі. Але які кольори з’являються, коли Сонце сідає на інших небесних тілах нашої зоряної системи?
Відповідь залежить від об’єкта спостережень. Наприклад, на більшості супутників барвистих заходів не буде взагалі, адже для цього потрібна атмосфера, а вони її позбавлені. Так що космічні туристи в майбутньому не зможуть помилуватися красивим західним небом на Місяці – для них воно завжди буде чорним.
На планетах з атмосферою все куди цікавіше. Так, на Марсі Сонце сходить і заходить з блакитним світінням. За даними НАСА, на газовому гіганті Урані західне небо переходить від блакитного до бірюзового. А на Титані, одному з супутників Сатурна, не позбавленому атмосфери, небо може ставати жовтим, помаранчевим або коричневим, коли Сонце опускається за горизонт.
За словами Курта Елер, професора математики в Громадській коледжі в Рено, штат Невада, кольору заходу сильно відрізняються від планети до планети, оскільки в значній мірі ці відтінки є продуктом їх атмосфер і того, як частки в них розсіюють сонячне світло, до того ж на яскравість кольорів впливає віддаленість небесного тіла від Сонця.
«Все дуже непросто», – каже Елер. «У всіх було упереджена думка, що механізм [заходів] на інших планетах є копією того, що ми бачимо на Землі». Але це не так.
Ось так незвично виглядає захід на Марсі. Фото було зроблено ровером Spirit.
На Землі атмосфера складається з крихітних молекул газу, в основному азоту і кисню, які більш ефективні при розсіянні – тобто поглинанні і перевипромінювання в іншому напрямку – короткохвильового світла, такого як синій і фіолетовий, ніж більш довгих червоних хвиль видимого спектру. Селективний тип розсіювання, що викликається малими молекулами, називається релєєвськоє розсіювання. Він дає нам блакитне небо опівдні, але на заході і сході Сонця, коли сонячне світло повинен просуватися далі в атмосфері, велика частина блакитного світла розсіюється. У підсумку починають переважати довгі червоні і жовті хвилі видимого Спекта, які і створюють барвисті червоно-оранжево-жовті заходи і світанки.
Будь-яка планета, в атмосфері якої переважає газ, буде слідувати аналогічній схемі, при якій більш довгі хвилі світла стають домінуючими на заході і світанку, каже Елер. Наприклад, за даними НАСА, на Урані молекули водню, гелію і метану в його атмосфері розсіюють коротші сині і зелені довжини хвиль, поглинаючи (але в основному не випускаючи) довші червоні хвилі видимого спектру. Це створює яскраве блакитне небо, яке стає бірюзовим на заході, коли синє світло розсіюється сильніше щодо довших зелених хвиль.
Якщо в атмосфері планети переважає щось крім газів, «теорія заходів» може стати зовсім іншою. Елер є автором статті 2014 року в журналі Прикладна оптика, В якій він досліджує, чому марсіанський захід здається блакитно-синім. «Щільність атмосферного газу там становить лише близько 1/80 від земної», – каже Елер про Марсі. «У розсіюванні переважають більші частки пилу».
Наша атмосфера може створювати багато дивовижних ефектів. Це називається «помилкові Сонця», по-науковому – паргелій, і виникає він в результаті заломлення світла Сонця в кристаликах льоду в атмосфері. На гігантських газових планетах, таких як Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун, кристали утворюють хмари аміаку , метану та інших речовин, які можуть виробляти ореоли з чотирма або більше помилковими Сонцями.
У дослідженні 2014 року, яке використовувало дані марсохода Spirit, Елер і його колеги виявили, що марсіанська пил розсіює світло зовсім інакше, ніж молекули газу. «Причиною синього заходу є те, як частинки пилу розсіюють світло», – сказав він.
Молекули газу, подібні до тих, що існують на Землі, розсіюють світло в усіх напрямках. Навпаки, пил розсіює світло в основному в одному напрямку – вперед, каже Елер. Більш того, частинки пилу розсіюють червоне світло під набагато більш широким кутом, ніж синій. Оскільки синє світло розсіюється не надто широко, він стає більш «концентрованим», через що «синє світло приблизно в шість разів інтенсивніше червоного [світла]» на Марсі, сказав Елер.
Коли ви дивитеся на марсіанський захід, ви насправді бачите природний колір Сонця. Елер каже, що «диск Сонця там здається білим, тому що світло не змінює колір при проходженні через марсіанську атмосферу». Він додає, що «навколо Сонця є блакитнувате світіння. А далі небо починає здаватися червонуватим. Там ви бачите червоні промені, розсіяні під великими кутами ».
Моделювання заходів на інших небесних тілах Сонячної системи, склад атмосфер яких ми знаємо.Що стосується інших планет і супутників, то майже неможливо передбачити, як буде виглядати захід на них, не маючи повного уявлення про склад їх атмосфер. Єдине загальне правило, яке тут працює – якщо ці небесні тіла мають газоподібну атмосферу, варто очікувати більш довгі хвилі світла на заході, говорить Елер.
«Там, де в атмосфері переважають інші речовини, не можна нічого точно стверджувати», – сказав Елер. Різні типи і розподіл пилу за розмірами будуть розсіювати світло унікальними способами. Іншими словами, якщо ви думаєте, що захід на Землі «не від світу цього», подумайте ще раз – це дійсно виняткова особливість, характерна для планет з газоподібної атмосферою.
