ทำไมท้องฟ้าจึงเป็นสีแดง

#ทำไมท้องฟ้าจึงเป็นสีแดง พี่พลมีคำตอบครับ ^^

ปรากฏการณ์ท้องฟ้าสีแดง

หากใครได้เห็นท้องฟ้ายามเช้าหรือเย็น อาจจะเห็นว่าท้องฟ้ามีสีแดงกว่าปกติ เพราะอะไรท้องฟ้ายามเช้าหรือเย็นถึงเป็นสีแดง และการที่มันมีสีแดงกว่าปกตินี้มันเกิดจากอะไรกันแน่?

การที่ท้องฟ้ายามเช้าหรือเย็นเป็นสีแดงนั้น เกิดจากการกระเจิงของแสง (scattering) เนื่องจากการกระเจิงของแสงนั้น จะเกิดขึ้นได้ดีกว่าในแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น แสงที่มีสีฟ้าจึงจะสามารถกระเจิงได้ง่ายกว่าสีแดงเป็นอย่างมาก การกระเจิงของแสงสีฟ้านี้เอง ที่ทำให้เราเห็นท้องฟ้าในเวลากลางวันเป็นสีฟ้า

แต่ในเวลาเช้าหรือเย็นนั้น แสงอาทิตย์ต้องเดินทางเฉียดผิวโลกมากขึ้น ทำให้ต้องผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาขึ้น จึงมีการกระเจิงเพิ่มขึ้น เมื่อแสงความยาวคลื่นสั้นอื่นๆ ถูกกระเจิงไปหมดแล้ว เราจึงสังเกตเห็นแสงสีแดงที่กระเจิงได้น้อยกว่า ในปริมาณที่มากกว่าแสงความยาวคลื่นอื่นๆ ด้วยเหตุนี้เองเราจึงสังเกตเห็นท้องฟ้าในยามเช้าหรือเย็นเป็นสีส้มแดง เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Atmospheric Extinction หรือ Reddening

เนื่องจากการกระเจิงของแสงนั้นขึ้นอยู่กับฝุ่นในชั้นบรรยากาศของโลก ในบางครั้งที่มีฝุ่นเยอะเป็นพิเศษ เช่นในบริเวณที่มีเถ้าภูเขาไฟหรือไฟป่าลอยมา เราอาจจะพบว่าแสงสนธยามีความแดงเป็นพิเศษ

ความเป็นจริงแล้ว ไม่ว่าจะมีฝุ่นมากหรือไม่ แต่แสงอาทิตย์สนธยานั้นก็แดงอยู่ทุกวัน แต่เราอาจจะไม่เห็นเมฆเป็นสีแดงทุกวัน เพราะว่าถ้าหากวันไหนฟ้าใสไม่มีเมฆเลย เราก็จะไม่สามารถเห็นแสงสีแดงของอาทิตย์ที่ลับขอบฟ้าไปแล้วสะท้อนอยู่บนฟ้า ในทางตรงกันข้าม ถ้าวันไหนเต็มไปด้วยเมฆทั้งหมด ก็อาจจะบดบังดวงอาทิตย์ทำให้ไม่สามารถมองเห็นแสงอาทิตย์ได้เช่นกัน ดังนั้นการที่จะเห็นเมฆสีแดงตอนอาทิตย์ตกได้ เราจำเป็นต้องมีเมฆอยู่เบื้องบน แต่ไม่มีเมฆระหว่างทางที่จะมาบดบังแสงอาทิตย์

มีคำกล่าวของทางกะลาสีฝรั่ง ที่กล่าวเอาไว้ว่า

Red sun at night, sailors' delight.
Red sun at morning, sailors take warning

ซึ่งเป็นวิธีการพยากรณ์อากาศแบบพื้นบ้าน โดยกล่าวเอาไว้ว่าแสงสนธยาแดงในยามเย็น จะบอกถึงอากาศที่ดีในวันรุ่งขึ้น แต่แสงสนธยาแดงก่ำในตอนเช้านั้น จะหมายถึงพายุฝนฟ้าคะนองที่กำลังจะมา และเรือเล็กไม่ควรออกจากฝั่ง

ซึ่งถ้าหากเราอิงตามคำทำนายนี้ เราจะทำนายได้ว่าวันพรุ่งนี้จะต้องอากาศดีอย่างแน่นอน เพราะถ้าหากเราสามารถเห็นแสงสีแดงของดวงอาทิตย์ฉายไปยังบนเมฆได้ ก็แสดงว่าท้องฟ้าทางทิศตะวันตกที่ลับขอบฟ้าไปนั้นจะต้องเป็นฟ้าใสที่ปราศจากเมฆอย่างแน่นอน และนั่นหมายความว่าลมจากทิศตะวันตกจะต้องกำลังพัดเอาฟ้าใสมาในวันรุ่งขึ้น

อย่างไรก็ตาม คำทำนายพื้นบ้านนี้สามารถใช้ได้เฉพาะกับทางประเทศแถบเขตอบอุ่นเพียงเท่านั้น เนื่องจากในแถบอบอุ่นนั้น ลมจะมีทิศทางในการพัดจากทิศตะวันตกไปทางทิศตะวันออกเป็นส่วนมาก (เนื่องจากการหมุนของโลก) แต่สำหรับประเทศเขตร้อนอย่างบ้านเรานั้น ทิศทางของลมนั้นไม่ได้มีทิศทางที่แน่ชัดตายตัวเช่นในแถบเขตอบอุ่น และพยากรณ์อากาศของกทม. ก็ดูเหมือนจะทำนายว่าวันรุ่งขึ้นน่าจะมีพายุฝนฟ้าคะนอง

ซึ่งหากเราสงสัยว่าระหว่างคำทำนายของกรมอุตุกับสีเมฆนั้น อันไหนแม่นกว่ากัน วิธีที่สามารถพิสูจน์ได้ไม่ยาก ก็คือรอดูวันพรุ่งนี้ และหากเราทำการสังเกตและจดบันทึกอย่างสม่ำเสมอเพื่อเปรียบเทียบ เราก็จะสามารถยืนยันได้อย่างชัดเจนว่าวิธีใดมีความแม่นยำมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ

นอกจากนี้ ในทางดาราศาสตร์นั้น กระบวนการ Extinction นี้ไม่ได้ถูกจำกัดอยู่ที่เฉพาะชั้นบรรยากาศของโลกเพียงอย่างเดียว แต่เมื่อเราสังเกตดาวฤกษ์ผ่านกลุ่มเนบิวลาหรือแถบฝุ่นของกาแล็กซีทางช้างเผือก เราก็จะพบว่าดาวฤกษ์เบื้องหลังนั้นสี "แดง" กว่าอย่างเห็นได้ชัด เราเรียกว่า Interstellar Extinction นอกไปจากนี้บริเวณที่ฝุ่นหนามากๆ เราอาจจะไม่สามารถสังเกตเห็นดาวฤกษ์ในช่วงความยาวคลื่นแสงปรกติได้เลย แต่เรายังสามารถสังเกตเห็นได้ผ่านทางความยาวคลื่นอินฟราเรดหรือวิทยุ ที่มีความยาวคลื่นสูงกว่าเป็นอย่างมาก

ภาพ : กรุงเทพมหานครยามเช้าวันคริสต์มาส วันที่ 25 ธันวาคม 2561

ภาพ และข้อมูล : มติพล ตั้งมติธรรม