ทำไมท้องฟ้าเปลี่ยนสีในแต่ละช่วงของวัน?

เคยสงสัยกันไหมครับว่าท้องฟ้าของเราจากสีฟ้าทำไมมันเปลี่ยนเป็นสีอื่นๆได้ สีดำนี่ไม่ต้องพูดถึงเพราะมันมืด แต่อย่างสีม่วง สีชมพู สีเขียว พวกนี้ล่ะ? มันเกิดจากอะไรทำไมถึงเปลี่ยนเป็นสีเหล่านั้นได้?

ทำไมท้องฟ้าเปลี่ยนสีในแต่ละช่วงของวัน?

ท้องฟ้าที่เรามองเห็นไม่ใช่แค่การสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ แต่เป็นผลจาก การกระเจิงของแสง (Scattering) ซึ่งแสงที่เราเห็นจากดวงอาทิตย์ประกอบด้วยสีต่าง ๆ ที่มีความยาวคลื่นต่างกัน โดยแต่ละสีจะมีการกระเจิงในทิศทางต่าง ๆ กันตามลักษณะของบรรยากาศโลกครับ อาจจะงงๆ

แต่เอาง่ายๆสีมันมาจากคนละทิศทางครับ

ตอนกลางวัน: ท้องฟ้าเปลี่ยนสีเป็นสีฟ้า

ในตอนกลางวัน เมื่อดวงอาทิตย์ตั้งอยู่สูงในท้องฟ้า แสงสีขาว ที่มาจากดวงอาทิตย์จะกระทบกับชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งประกอบไปด้วย โมเลกุลของอากาศ (ไนโตรเจนและออกซิเจน) และ อนุภาคเล็ก ๆ เช่น ฝุ่นละอองและไอน้ำ

  • แสงสีขาวจากดวงอาทิตย์จะกระจายออกเป็นสีต่าง ๆ เพราะแสงประกอบไปด้วย หลายสี ที่มีความยาวคลื่นต่างกัน
  • สีฟ้า (ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า) จะถูก กระเจิง (scattered) โดยโมเลกุลของอากาศมากกว่าสีอื่น ๆ เพราะว่าความยาวคลื่นสั้น ๆ ของแสงฟ้าจะกระจายตัวได้ดีกว่าแสงที่มีความยาวคลื่นยาว เช่น แดงหรือเหลือง

ดังนั้น เมื่อเราเงยหน้ามองท้องฟ้าในช่วงกลางวัน เราจึงเห็น ท้องฟ้าสีฟ้า

ช่วงเย็น: ท้องฟ้าเปลี่ยนสีเป็นสีส้มและแดง

ในช่วงเย็นหรือช่วงเช้า เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้ามากขึ้นแสงของมันจะต้องผ่านชั้นบรรยากาศที่หนากว่ามาก และแสงจะต้องเดินทางไกลขึ้นกว่าในตอนกลางวัน

  • แสงจากดวงอาทิตย์จะกระเจิงได้มากกว่าและ สีฟ้า (ที่มีความยาวคลื่นสั้น) จะกระจายไปในทิศทางต่าง ๆ จนไม่สามารถมาถึงตาเราได้มากนัก
  • แสงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า เช่น สีส้ม สีแดง และ สีเหลือง จะสามารถผ่านบรรยากาศและมาถึงเรามากขึ้น

ดังนั้น ท้องฟ้าจึงเปลี่ยนสีเป็น สีส้ม สีชมพู หรือแดง ขึ้นอยู่กับเวลาและสภาพอากาศ

ตอนกลางคืน: ท้องฟ้าเปลี่ยนสีเป็นสีดำ

เมื่อดวงอาทิตย์ตกลงไปข้างใต้ขอบฟ้า แสงจากดวงอาทิตย์จะไม่สามารถกระทบกับบรรยากาศของโลกได้อีกต่อไป ทำให้ท้องฟ้าเปลี่ยนเป็น สีดำ และสิ่งที่เราเห็นในท้องฟ้าในตอนกลางคืนคือ ดาว หรือ ดวงจันทร์ ที่ส่องแสงจากแสงสะท้อนของดวงอาทิตย์

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนสีของท้องฟ้า

มลพิษในอากาศ
หากมีมลพิษหรือฝุ่นละอองในอากาศ สีของท้องฟ้าอาจจะเปลี่ยนไปจากสีฟ้าเป็นสีหม่นหมอง หรือสีส้มแดงในช่วงเย็นจะเข้มขึ้น เนื่องจากอนุภาคต่าง ๆ ที่อยู่ในอากาศสามารถกระเจิงแสงได้มากขึ้น

สภาพอากาศ
ในวันที่มีเมฆมากหรือฝนตก สีของท้องฟ้าอาจจะดูหม่นหรือไม่สดใส เนื่องจากเมฆทำให้แสงจากดวงอาทิตย์กระเจิงหรือถูกบัง ทำให้ท้องฟ้าไม่สามารถสะท้อนแสงได้เต็มที่

ฤดูกาลและตำแหน่งของดวงอาทิตย์
ในบางช่วงเวลาของปี เช่น ช่วงฤดูร้อนหรือฤดูหนาว ดวงอาทิตย์อาจจะขึ้นสูงหรือต่ำแตกต่างกันไป จึงทำให้ท้องฟ้ามีสีที่แตกต่างกันไปตามมุมของแสงที่กระทบกับบรรยากาศ

แล้วท้องฟ้าสีม่วงสีชมพูล่ะมันเกิดจากอะไร?

สีชมพู 

เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้า (เช่นในช่วงเย็นหรือตอนเช้า) แสงที่เดินทางผ่านบรรยากาศของโลกจะมีระยะทางไกลขึ้น และต้องผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาขึ้น ซึ่งทำให้แสงสีฟ้าและสีเขียว (ที่มีความยาวคลื่นสั้น) ถูกกระเจิงออกไปจากการมองเห็นของเรา

  • แสงสีแดง, สีส้ม และสีเหลือง ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่ามากจะสามารถเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาได้มากขึ้น
  • เมื่อแสงสีเหล่านี้รวมตัวกันในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม เช่น มีฝุ่นละออง ไอน้ำ หรือมลพิษในอากาศ แสงเหล่านี้อาจจะสะท้อนผสมกันจนทำให้ท้องฟ้ามีสีชมพู
  • สีชมพู เกิดจากการผสมระหว่างแสงสีแดงและสีฟ้าที่กระเจิงน้อยกว่า โดยฝุ่นละอองหรือมลพิษในอากาศสามารถช่วยกระจายแสงสีแดงและสีฟ้าเข้าหากัน ทำให้ได้สีชมพูที่อ่อนหวาน

สีม่วง

สีม่วงเกิดขึ้นจากการผสมของแสงสีฟ้าและสีแดง เนื่องจากทั้งสองสีนี้มีความยาวคลื่นต่างกัน แสงสีฟ้ามีความยาวคลื่นสั้นและกระจายตัวได้ดีในบรรยากาศ ขณะที่สีแดงมีความยาวคลื่นยาวและสามารถผ่านบรรยากาศที่หนาได้ดี

  • เมื่อแสงสีฟ้าถูกกระเจิงออกไปจากท้องฟ้าในตอนเย็นและแสงสีแดงก็เข้าไปแทนที่ แสงสีม่วงสามารถปรากฏได้เมื่อทั้งสองสีผสมกันในมุมที่เหมาะสม
  • สีม่วงมักจะปรากฏในช่วงที่ดวงอาทิตย์ตกหรือตอนที่พระอาทิตย์ขึ้นต่ำกว่าขอบฟ้า และมีการสะท้อนของแสงจากอนุภาคในอากาศ (ฝุ่น, ไอน้ำ, หรือมลพิษ)
  • ในช่วงเวลานี้ แสงสีม่วงที่เกิดจากการผสมของแสงสีฟ้าและสีแดงมักจะโดดเด่นมาก และท้องฟ้าจะมีการเปลี่ยนสีตั้งแต่สีฟ้าเป็นสีม่วงก่อนที่พระอาทิตย์จะตก

สรุป

การเปลี่ยนสีของท้องฟ้าในแต่ละช่วงของวันเกิดจากการกระเจิงของแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันในบรรยากาศของโลก ท้องฟ้าสีฟ้าในตอนกลางวันเกิดจากแสงสีฟ้าที่กระเจิงได้ดีครับ

ใครอยากเจอแสงแบบไหนก็ไปให้ถูกช่วงเวลาจะได้ไม่ต้องไปนั่งลุ้นเหมือนลุ้นหวยนะครับ