ทำไมท้องฟ้ากลางวันเป็นสีฟ้า แต่พอตกเย็นกลับเปลี่ยนเป็นสีส้มแดง

สีฟ้ากับสีส้มแดง เกิดจากแสงชุดเดียวกัน

ลองนึกภาพแสงอาทิตย์เป็นกล่องสีที่รวมสีรุ้งทุกสีไว้ด้วยกัน ถึงมองด้วยตาเปล่าแล้วเห็นเป็นสีขาว แต่ข้างในมีตั้งแต่ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม ไปจนถึงแดง พอแสงก้อนนี้พุ่งเข้ามาในบรรยากาศโลก มันไม่ได้วิ่งตรงถึงพื้นทั้งหมด บางส่วนชนกับโมเลกุลก๊าซเล็กจิ๋ว โดยเฉพาะไนโตรเจนและออกซิเจน แล้วกระเด็นออกไปคนละทิศคนละทาง จุดสำคัญอยู่ตรงนี้เลย แสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นไม่เท่ากัน สีม่วงกับสีน้ำเงินมีคลื่นสั้น ส่วนสีส้มกับสีแดงมีคลื่นยาว โมเลกุลอากาศขนาดเล็กจะกระเจิงแสงคลื่นสั้นได้เก่งกว่าแสงคลื่นยาวมาก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “การกระเจิงแบบเรย์ลีห์” และความแรงของการกระเจิงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความยาวคลื่นสั้นลง ตอนกลางวัน ดวงอาทิตย์อยู่ค่อนข้างสูง แสงเดินผ่านชั้นบรรยากาศเป็นระยะทางไม่ยาวนัก แสงสีน้ำเงินที่ถูกกระเจิงจึงฟุ้งกระจายเต็มท้องฟ้า ไม่ว่าจะหันมองไปทางไหนก็มีแสงสีน้ำเงินจากหลายทิศเข้าตา เลยเห็นเพดานฟ้าทั้งผืนเป็นสีฟ้า ทั้งที่บริเวณนั้นไม่ได้มีวัตถุสีฟ้าลอยอยู่เลย สีที่เห็นคือแสงอาทิตย์ซึ่งถูกอากาศคัดและส่งต่อเข้ามานั่นเอง แล้วทำไมไม่เห็นเป็นสีม่วง ทั้งที่สีม่วงมีคลื่นสั้นกว่าและถูกกระเจิงแรงกว่าอีก? เพราะมีหลายเรื่องมารวมกัน แสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นโลกมีสัดส่วนสีม่วงน้อยกว่าสีน้ำเงิน ดวงตาก็ไวต่อสีน้ำเงินมากกว่า อีกทั้งแสงม่วงบางส่วนถูกบรรยากาศชั้นบนดูดกลืน พอสมองรวมสัญญาณทั้งหมด สีที่เด่นจึงออกมาเป็นฟ้า ไม่ใช่ม่วงสด พอใกล้เย็น เกมเดิมยังเล่นอยู่ แต่ทางเดินของแสงยาวขึ้นมาก ดวงอาทิตย์ลดต่ำลงจนแสงต้องเฉียงผ่านบรรยากาศเป็นระยะทางไกลกว่าตอนเที่ยง ระหว่างทาง แสงม่วง น้ำเงิน และบางส่วนของสีเขียวถูกกระเจิงออกจากแนวลำแสงไปเรื่อยๆ เหลือสีคลื่นยาวอย่างเหลือง ส้ม และแดงเดินทางมาถึงตาได้มากกว่า ดวงอาทิตย์กับท้องฟ้าแถวนั้นจึงค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีอุ่น ลองเทียบกับการส่องไฟผ่านแก้วน้ำขุ่นบางๆ ถ้าส่องผ่านด้านสั้น แสงยังดูเกือบขาว แต่ถ้าให้แสงเดินผ่านระยะยาวขึ้น สีฟ้าจะถูกกระจายออกด้านข้างมากขึ้น ส่วนแสงที่ทะลุไปปลายทางจะออกเหลืองหรือแดงกว่าเดิม ท้องฟ้ายามเย็นก็คล้ายกัน เพียงแต่ “แก้ว” ใบนี้คือชั้นอากาศขนาดมหึมาที่ห่อหุ้มโลก เมฆ ฝุ่น ควัน เกลือทะเล และละอองลอยในอากาศยังช่วยปรุงเฉดสีให้ต่างกันในแต่ละวัน อนุภาคเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลก๊าซ จึงกระเจิงแสงด้วยรูปแบบที่ซับซ้อนกว่า บางวันมีละอองลอยในระดับพอดี แสงสีส้มแดงอาจถูกกระจายไปทั่วขอบฟ้า จนเห็นเป็นแถบสีสดยาวหลังดวงอาทิตย์ลับไปแล้ว แต่ถ้ามีฝุ่นหรือมลพิษหนาแน่นเกินไป แสงทุกสีอาจถูกลดทอนจนท้องฟ้าดูหม่น เทา หรือขาวขุ่นแทน ดังนั้นพระอาทิตย์ตกสีแดงจัดไม่ได้แปลว่าอากาศดี และก็ไม่ได้แปลว่ามลพิษสูงเสมอ ต้องดูชนิด ขนาด ปริมาณ และตำแหน่งของอนุภาคร่วมกัน เมฆก็มีบทบาทแบบน่าสนุก เมฆชั้นสูงสามารถรับแสงอาทิตย์ได้แม้พื้นดินด้านล่างเข้าสู่เงามืดแล้ว เพราะยอดเมฆยังอยู่สูงพอที่จะโดนแสงจากดวงอาทิตย์ เมฆจึงกลายเป็นเหมือนฉากรับสีส้ม ชมพู หรือแดง โดยเฉพาะช่วงไม่กี่นาทีก่อนและหลังดวงอาทิตย์ตก ส่วนวันที่ขอบฟ้ามีเมฆทึบ แสงอาจถูกบังจนแทบไม่มีสีให้เห็น สีของท้องฟ้าใกล้เส้นขอบฟ้ามักซีดกว่าส่วนเหนือศีรษะในเวลากลางวันด้วย เหตุผลก็ยังเป็นเรื่องระยะทาง แสงจากขอบฟ้าต้องเดินผ่านอากาศมากกว่า เกิดการกระเจิงซ้ำหลายรอบและมีแสงหลายสีปะปนกันมากขึ้น สีฟ้าจึงดูจางออกเป็นฟ้าอ่อนหรือขาวนวล

กลางวันกับยามเย็นไม่ได้ใช้กฎคนละชุด แค่เปลี่ยนมุมและระยะทาง

สรุปภาพง่ายๆ คือ ตอนดวงอาทิตย์อยู่สูง แสงสีน้ำเงินถูกกระเจิงเข้าตาจากทั่วท้องฟ้า จึงเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า พอดวงอาทิตย์อยู่ต่ำ แสงต้องฝ่าบรรยากาศไกลขึ้น สีฟ้าถูกกระเจิงออกจากแนวไปก่อน เหลือสีส้มแดงเดินทางมาถึงมากกว่า พอรู้แบบนี้ เวลามองพระอาทิตย์ตกจะเหมือนกำลังเห็นบรรยากาศโลกคัดแยกสีด้วยตัวเองทุกเย็นเลยละ