Почему закат уходит за горизонт?

Почему свет заката распространяется горизонтально над горизонтом, а не радиально вокруг солнечного диска?

Я понимаю физику о преломлении, длине волны и градиентной разнице между синим и красным цветами. Однако я не понимаю эту форму на картинке, я не понимаю, почему она не точечно-симметрична вокруг солнца.

Вот картинка ниже. Как вы можете видеть, над нефтяной вышкой, отмеченной цифрой 1, есть красный круг, и эта часть ясна. Однако красный цвет растянут влево и вправо по линии 2, как на втором рисунке.

Также, если мы сравним длину строки 3 и строки 2, строка 3, очевидно, намного короче.

Кроме того, атмосферное преломление не настолько велико, чтобы вызвать этот эффект, верно?

Так почему это происходит?

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Я знаю, что синий свет с большей длиной волны легче рассеивается (почему небо голубое). Но это на самом деле не говорит, почему такая форма. Я не вижу источника красного света так далеко в стороне, по краям снимка. Просто там должно быть больше рассеянного синего света, как на горизонте, когда солнце находится, скажем, на 30 градусов выше.

Ответы (2)

На закате солнечный свет, который мы видим, проходит большое (многие сотни километров) расстояние внутри атмосферы. По мере распространения часть его рассеивается из-за рэлеевского рассеяния . Меньшие длины волн рассеиваются сильнее, чем большие. Это означает, что то, что осталось, более красное, чем то, что излучает Солнце. Это делает солнечный диск красным.

Теперь то, что вы видите вокруг солнечного диска, — это рассеянный свет — свет, который прошел через атмосферу до некоторой точки рассеяния, рассеялся по направлению к наблюдателю, а затем снова прошел через атмосферу, чтобы достичь наблюдателя. Акт рассеяния сделал свет более голубым, но два прохода через атмосферу рассеяли большую часть синего, что привело к общему покраснению неба. Здесь мы имеем два конкурирующих эффекта: рассеивание, пропорциональное λ − 4 и вымирание пропорционально опыт ⁡ ( − ℓ / ℓ 0 ) где ℓ это пройденное расстояние. Экспонента имеет больший эффект, чем константа λ − 4 когда ℓ большой.

Это происходит по всему горизонту по азимутам к Солнцу. ± 90 ° , а также немного выше горизонта на противоположных азимутах. На больших высотах над горизонтом проходящая атмосфера не такая плотная, поэтому преобладает другой эффект , приводящий к синему цвету.

Это имеет большой смысл. Спасибо. Это было довольно любопытно. Принимает оба эффекта, чтобы сделать его разумным. Таким образом, интенсивность света в 2 может быть довольно низкой, просто у нас также была атмосфера, чтобы убрать еще больше синего.
Спасибо за объяснение, имея эти знания, я думаю, что смогу реализовать шейдер компьютерной графики для визуализации красивого заката. Наука прекрасна.
@DmytroBrazhnyk, прежде чем изобретать велосипед, см. ebruneton.github.io/precomputed_atmospheric_scattering
@Руслан спасибо за предложение, обязательно проверю.
@Ruslan Привет, Руслан, спасибо за разъяснения, использовал ваше описание и реализовал это: youtu.be/A6YUiCqIAEo , и закон Бера-Ламберта для визуализации ночного-вечернего послесвечения работает просто отлично.

У @Ruslan есть действительно хороший ответ, я хотел бы добавить несколько вещей, которые могут вас заинтересовать:

  1. Существует нечто, называемое послесвечением, и оно (частично помимо рэлеевского рассеяния) отвечает за красноватый (розоватый) цвет горизонта после захода солнца.

Послесвечение — это широкая дуга беловатого или розоватого солнечного света в небе, рассеянная мелкими частицами, такими как пыль, взвешенными в атмосфере.

https://en.wikipedia.org/wiki/Послесвечение

  1. Послесвечение вызвано рассеянием Ми (и Рэлея), которое частично (помимо рассеяния Рэлея) является другим доминирующим эффектом после захода солнца. Рассеяние Ми является доминирующим, когда частицы (пыли) сопоставимы по размеру с длиной волны (видимого в вашем случае) света. Рассеяние Ми в этом случае вызывает (частично) красноватое (розоватое) преобладание в закатном горизонте.

Обратное рассеяние этого света делает его от розоватого до красноватого.

Почему западное небо после захода солнца желтое?

  1. Частицы пыли тяжелые (по отношению к молекулам воздуха) и могут находиться в нижней части атмосферы (ближе к поверхности), поэтому этот эффект создает (горизонтально) вытянутую форму. Я считаю, что это то, что вы спрашиваете.
Красный горизонт бывает даже без аэрозоля, только с молекулами. В данном случае он оранжевый, но эта линия все еще присутствует. Так что я не думаю, что вопрос о послесвечении.
Почему закат уходит за горизонт?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v