Почему небо голубое, а закат красный

Объяснение «небо голубое, потому что отражается океан» - самое популярное и самое неверное. Проверяется мгновенно: над Монголией океана нет, а небо голубое.

Настоящая причина в том, как свет ведёт себя, натыкаясь на молекулы воздуха.

Рассеяние

Солнечный свет белый, то есть содержит все длины волн видимого диапазона. Проходя через атмосферу, он сталкивается с молекулами азота и кислорода, которые заметно меньше длины волны света.

При таком соотношении размеров работает рэлеевское рассеяние, и у него есть важное свойство: интенсивность обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны. Число «четвёртая степень» здесь делает всю работу.

Синий свет имеет длину волны около 450 нанометров, красный около 700. Отношение примерно полтора, но в четвёртой степени это превращается в пять с лишним. Синий рассеивается в пять раз сильнее красного.

Рассеянный синий разлетается по всему небу и приходит в глаз со всех сторон сразу. Поэтому небо светится, хотя источник света - одна точка.

Почему не фиолетовое

Логичный вопрос: фиолетовый короче синего, значит, должен рассеиваться ещё сильнее, и небо обязано быть фиолетовым.

Причин две. Солнце излучает в фиолетовом диапазоне меньше энергии, чем в синем. И, что важнее, человеческий глаз к фиолетовому существенно менее чувствителен: колбочки настроены иначе. Небо действительно содержит много фиолетового, мы просто плохо его видим.

Закат

На закате свет идёт к наблюдателю не сверху, а почти вдоль поверхности, и проходит через атмосферу путь в десятки раз длиннее.

На таком пути синяя часть рассеивается настолько, что до глаза почти не доходит: она рассеялась где-то в стороне и досталась другому человеку, у которого сейчас день. Остаётся то, что рассеивается слабее всего - красное и оранжевое.

Красный закат и голубое небо - не два явления, а одно, увиденное с разной длины пути.

Отсюда же следствие: чем больше в воздухе крупных частиц - пыли, дыма, - тем насыщеннее закат. Самые яркие закаты в истории наблюдали после крупных извержений вулканов.