ทำไมเมฆถึงมีทั้ง ‘สีขาว’ และ ‘สีเทา’? ไขปริศนาแสงและน้ำบนท้องฟ้าที่คุณอาจไม่เคยรู้

เวลาที่เรามองขึ้นไปบนท้องฟ้าในวันฟ้าใส เรามักจะเห็นเมฆก้อนสีขาวฟูนุ่มเหมือนปุยสำลี แต่ในวันที่ฝนตกหรือฟ้าครึ้ม เมฆก้อนเดิมเหล่านั้นกลับเปลี่ยนเป็นสีเทาทึบ หรือบางครั้งก็ดูดำมืดจนน่ากลัว
เคยสงสัยไหมครับว่า สีของเมฆเกิดจากอะไร? ทำไมก้อนเมฆถึงเปลี่ยนสีได้ ทั้งๆ ที่องค์ประกอบหลักของมันก็คือ "น้ำ" และ "น้ำแข็ง" เหมือนกันทุกก้อน?
ความจริงแล้ว เมฆไม่ได้มีสีในตัวเอง แต่สีที่เรามองเห็นเป็นเพียง "กลอุบายของแสงอาทิตย์" และ "ความหนาแน่นของก้อนเมฆ" เท่านั้นเอง

1. ทำไมเมฆถึงมีสีขาว? (ปรากฏการณ์การกระจัดกระจายของแสง)

เพื่อจะเข้าใจเรื่องนี้ ต้องเริ่มจากการเข้าใจแสงอาทิตย์ก่อน แสงจากดวงอาทิตย์ที่เราเห็นเป็นสีขาว แท้จริงแล้วประกอบด้วยแสงหลายสีรวมกัน (สีสเปกตรัม: ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง)
ความแตกต่างระหว่างท้องฟ้ากับเมฆ:
โมเลกุลของแก๊สในอากาศมีขนาดเล็กมาก มันจะสะท้อนเฉพาะแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น (สีน้ำเงิน) ทำให้เราเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า (เรียกว่า Rayleigh Scattering) แต่ละอองน้ำและเกล็ดน้ำแข็งในเมฆมีขนาด  ใหญ่กว่า ความยาวคลื่นของแสงมาก เมื่อแสงอาทิตย์กระทบกับละอองน้ำเหล่านี้ แสงทุกสีจะถูกสะท้อนและกระจัดกระจายออกไปในปริมาณที่เท่าๆ กัน (เรียกว่า Mie Scattering)

สรุปง่ายๆ: เมื่อแสงทุกสีสะท้อนกลับมาเข้าตาเราพร้อมๆ กัน ตาของเราจึงประมวลผลออกมาเป็น "สีขาว" นั่นเอง

2. แล้วทำไมเมฆถึงกลายเป็นสีเทา? (เรื่องของความหนาแน่นและเงา)
เหตุผลที่เมฆกลายเป็นสีเทาไม่ได้เกิดจากเมฆ "สกปรก" หรือมีสิ่งปนเปื้อนแต่อย่างใด แต่มันคือเรื่องของ "ความหนา" และ "ปริมาณน้ำ"
เมฆก่อตัวหนาแน่นขึ้น: เมื่อละอองน้ำในเมฆรวมตัวกันมากขึ้น เมฆจะมีความหนาและความหนาแน่นสูงขึ้นเรื่อยๆ
แสงเดินทางผ่านได้น้อยลง: เมื่อก้อนเมฆหนามาก แสงอาทิตย์ที่โดนด้านบนของเมฆจะไม่สามารถส่องผ่านลงมาถึงด้านล่างได้ เพราะแสงถูกสะท้อนกลับออกไปด้านบนและถูกละอองน้ำข้างในบดบังไว้หมด
เงาของตัวเอง: บริเวณฐานเมฆ (ที่เรามองมาจากพื้นดิน) จึงได้รับแสงน้อยมาก มันจึงกลายเป็น **เงา** และทำให้เรามองเห็นเป็นสีเทาหรือสีดำ
ยิ่งเมฆก้อนนั้นมีละอองน้ำขนาดใหญ่และรวมตัวกันหนาแน่นเท่าไร แสงก็ยิ่งผ่านได้น้อยลงเท่านั้น เมฆก้อนนั้นจึงยิ่งดูมืดครึ้ม ซึ่งเป็นสัญญาณเตือนว่าละอองน้ำเหล่านั้นหนักเกินกว่าจะลอยอยู่ได้ และพร้อมจะตกลงมาเป็น "ฝน" ในที่สุด

3. ปัจจัยเสริมอื่นๆ ที่เปลี่ยนสีเมฆ
นอกจากความหนาของเมฆแล้ว ยังมีปัจจัยรอบข้างที่ทำให้เมฆเปลี่ยนสีได้อีก เช่น:
ช่วงเวลาพระอาทิตย์ขึ้นและตก: แสงอาทิตย์ต้องเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาขึ้น แสงสีน้ำเงินถูกหักเหออกไปหมด เหลือเพียงแสงสีส้มและแดงกระทบกับเมฆ เราจึงเห็นเมฆเป็นสีชมพู ส้ม หรือแดง
เงาจากเมฆก้อนอื่น: บางครั้งเมฆสีเทาที่เราเห็น ไม่ได้เกิดจากตัวเองหนา แต่เกิดจาก เมฆก้อนที่สูงกว่าบังแสงอาทิตย์เอาไว้ จนทิ้งเงาลงมาบนเมฆก้อนล่าง
บทสรุป
แท้จริงแล้ว เมฆทุกก้อนไม่ได้มีสีเทาหรือสีขาวอยู่ในตัวเนื้อแท้ของมัน แต่มันเป็นเพียง "ฉากรับแสง" ขนาดใหญ่บนท้องฟ้า
* เมฆสีขาว คือเมฆที่แสงสว่างส่องผ่านและสะท้อนออกมารอบทิศทางได้อย่างอิสระ
* เมฆสีเทา คือเมฆที่อัดแน่นไปด้วยน้ำ จนแสงสว่างส่องผ่านลงมาไม่ไหว และทิ้งเงาหมองมัวไว้ให้เราเห็นจากเบื้องล่าง