सूर्योदय आणि सूर्यास्ताच्या वेळी आकाशाचा रंग का बदलतो? त्यामागचं विज्ञान

दिवसभर निळं दिसणारं आकाश सूर्य उगवताना किंवा मावळताना अचानक पिवळं, सोनेरी, केशरी, गुलाबी किंवा लालसर दिसायला लागतं. काही वेळा तर सूर्य क्षितिजाला टेकण्याच्या आधी आकाशाचा एक भाग गडद निळा, दुसरा केशरी आणि क्षितिजाजवळचा भाग लालसर दिसतो. हे दृश्य इतकं सुंदर असतं की ते पाहताना आपल्याला कदाचित एक साधा प्रश्न पडतो, आकाशाचा रंग का बदलतो? सूर्य बदलतो का, की वातावरणात काहीतरी घडत असतं? खरं तर सूर्याचा प्रकाशच बदललेला नसतो; पृथ्वीच्या वातावरणातून तो आपल्या डोळ्यांपर्यंत कसा पोहोचतो, यामध्ये बदल झालेला असतो.

सूर्य आपल्याला पांढरा दिसतो, पण सूर्यप्रकाश म्हणजे एकच रंग नाही. त्यामध्ये अनेक रंगांचा प्रकाश एकत्र असतो आणि प्रत्येक रंगाच्या प्रकाशलहरींची लांबी वेगळी असते. निळ्या आणि जांभळ्या रंगाच्या लहरी तुलनेने लहान असतात, तर लाल रंगाच्या लहरी मोठ्या असतात. पृथ्वीच्या वातावरणात प्रामुख्याने नायट्रोजन आणि प्राणवायूचे अतिशय सूक्ष्म रेणू आहेत. सूर्यप्रकाश या रेणूंमधून जाताना त्याचा काही भाग वेगवेगळ्या दिशांना पसरतो. या प्रक्रियेला प्रकाशाचे विकिरण (Rayleigh scattering) म्हणतात. लहान तरंगलांबीचा निळा प्रकाश लाल प्रकाशापेक्षा जास्त प्रमाणात पसरतो. म्हणून दिवसा आपल्याला आकाश निळं दिसतं.

इथे एक महत्त्वाची गोष्ट लक्षात घ्या. आकाश निळं दिसतं कारण सूर्य निळा प्रकाश तयार करतो म्हणून नाही. सूर्यप्रकाशात अनेक रंग असतात; वातावरणातील सूक्ष्म रेणू त्यापैकी निळ्या आणि जांभळ्या प्रकाशाला इतर रंगांपेक्षा जास्त वेगवेगळ्या दिशांना पसरवतात. त्यातील निळा प्रकाश आपल्या डोळ्यांना जास्त प्रभावीपणे जाणवतो. जांभळा प्रकाशही मोठ्या प्रमाणात पसरतो, पण मानवी डोळ्यांची संवेदनशीलता निळ्या प्रकाशासाठी जास्त आहे आणि सूर्यप्रकाशातही जांभळ्या भागाचा प्रभाव निळ्याइतका नसतो. म्हणून आकाश जांभळं न दिसता मुख्यतः निळं दिसतं. आकाशाचा रंग का बदलतो? याचं उत्तर समजून घेण्यासाठी ही सुरुवातीची प्रकाशीय प्रक्रिया समजणं खूप महत्त्वाचं आहे.

सूर्य क्षितिजाजवळ आला की नेमकं काय बदलतं?

दुपारी सूर्य आकाशात तुलनेने वर असतो. त्यामुळे सूर्यापासून निघालेला प्रकाश पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर असलेल्या तुमच्या डोळ्यांपर्यंत पोहोचताना वातावरणातून तुलनेने कमी अंतर पार करतो. पण सूर्य मावळताना किंवा उगवताना तो क्षितिजाच्या जवळ असतो. त्यामुळे प्रकाशाला वातावरणातून तुमच्यापर्यंत पोहोचण्यासाठी खूप लांब मार्ग पार करावा लागतो. हा फरकच संपूर्ण दृश्य बदलतो.

या लांब प्रवासादरम्यान निळा आणि जांभळा प्रकाश वातावरणातील रेणूंमुळे अनेक वेळा वेगवेगळ्या दिशांना पसरतो. म्हणजे सूर्यापासून थेट तुमच्या दिशेने येणाऱ्या प्रकाशातून निळ्या प्रकाशाचा मोठा भाग बाजूला वळतो. त्याच्या तुलनेत लाल, नारिंगी आणि पिवळ्या रंगांच्या लांब तरंगलांबी वातावरणातून तुलनेने अधिक थेट पुढे येतात. त्यामुळे सूर्य क्षितिजाजवळ असताना तुमच्या डोळ्यांपर्यंत पोहोचणाऱ्या थेट प्रकाशात लाल आणि केशरी छटा अधिक ठळक होतात. आकाशाचा रंग का बदलतो? कारण सूर्याची उंची बदलल्यावर प्रकाशाचा वातावरणातून जाणारा मार्गही बदलतो.

म्हणूनच सूर्यास्ताच्या वेळी सूर्य स्वतःही पांढरा किंवा फिकट पिवळा न दिसता नारिंगी किंवा लालसर दिसू शकतो. सूर्याचा खरा प्रकाश बदललेला नसतो; तुमच्यापर्यंत पोहोचेपर्यंत त्यातील काही रंग वातावरणाने वेगवेगळ्या दिशांना पसरवलेले असतात. उरलेल्या थेट प्रकाशात लाल आणि नारिंगी रंगांचा प्रभाव जास्त राहतो. आकाशाचा रंग का बदलतो? आणि सूर्यास्ताचा रंग लाल का होतो? हे दोन वेगळे प्रश्न नसून त्याच प्रकाशीय प्रक्रियेच्या दोन बाजू आहेत.

मग प्रत्येक सूर्यास्त लालच का दिसत नाही?

इथे वातावरणातील सूक्ष्म कणांची भूमिका सुरू होते. हवेत धूळ, धूर, पाण्याचे सूक्ष्म थेंब, समुद्री मीठाचे कण किंवा इतर हवेतील सूक्ष्म कण (aerosols) असू शकतात. हे कण प्रकाशाशी वेगळ्या पद्धतीने परस्परसंवाद करतात. त्यामुळे एका दिवशी सूर्यास्त पिवळसर दिसू शकतो, दुसऱ्या दिवशी गडद केशरी, तर एखाद्या दिवशी गुलाबी किंवा लालसर छटा अधिक ठळक दिसू शकतात. पण “जितकं जास्त प्रदूषण तितका सुंदर सूर्यास्त” हा सरळ नियम नाही. मोठ्या प्रमाणात खालच्या वातावरणातील धूळ किंवा प्रदूषण आकाशाला फिकट, पांढरट किंवा करडंही बनवू शकतं.

यामुळे आकाशाचा रंग का बदलतो? या प्रश्नाचं उत्तर फक्त “सूर्य क्षितिजाजवळ येतो म्हणून” एवढ्यावर थांबत नाही. सूर्याची उंची, प्रकाशाचा प्रवास, वातावरणातील वायू आणि हवेतील कण हे सगळे घटक एकत्र काम करतात. विशेषतः मोठ्या ज्वालामुखी उद्रेकानंतर वातावरणाच्या वरच्या भागात मोठ्या प्रमाणात सूक्ष्म कण पोहोचल्यास काही काळ जगाच्या वेगवेगळ्या भागांत असामान्य रंगांचे सूर्यास्त दिसू शकतात.

ढग सूर्यास्ताला इतका सुंदर रंग का देतात?

सूर्यास्ताच्या वेळी ढग असतील तर दृश्य आणखी नाट्यमय होतं. याचं कारण ढगांमध्ये असलेले पाण्याचे थेंब सूर्यप्रकाशाशी वेगळ्या प्रकारे वागतात. हे थेंब वातावरणातील वायूच्या रेणूंपेक्षा खूप मोठे असतात आणि दृश्यमान प्रकाशातील अनेक रंग जवळजवळ एकत्रितपणे पसरवू शकतात. म्हणून दिवसा ढग पांढरे किंवा करडे दिसतात; पण सूर्यास्ताच्या वेळी त्यांच्यावर पडणारा सूर्यप्रकाश लाल, केशरी किंवा सोनेरी झालेला असल्यामुळे तेही त्या रंगात उजळतात. जणू आकाशाने स्वतः चित्र काढलेलं नसतं प्रकाशाने ढगांना रंगवलेलं असतं.

कधी कधी ढगांमधील छोट्या फटीतून सूर्यप्रकाशाच्या तेजस्वी पट्ट्या खाली किंवा आकाशात पसरताना दिसतात. त्यांना सूर्यकिरणांचे दृश्यमान पट्टे (crepuscular rays) म्हणतात. ढग प्रकाशाचा काही भाग अडवतात आणि उरलेला प्रकाश फटीतून पुढे जातो; वातावरणातील धूळ आणि इतर कण त्या प्रकाशाला दिसण्यास मदत करतात. त्यामुळे सूर्यास्ताच्या वेळी दिसणारे प्रकाशाचे लांब पट्टे हे एखादं रहस्यमय दृश्य नसून प्रकाश, ढग आणि वातावरणातील कण यांच्या परस्परसंवादाचा परिणाम असतात.

सूर्योदय आणि सूर्यास्त एकाच कारणामुळे रंगीत दिसतात का?

हो. दोन्ही वेळेस सूर्य क्षितिजाजवळ असल्यामुळे सूर्यप्रकाशाला वातावरणातून लांब मार्ग पार करावा लागतो. त्यामुळे निळ्या प्रकाशाचं विकिरण जास्त होतं आणि थेट प्रकाशात लाल, केशरी आणि पिवळ्या छटा ठळक होतात. फरक एवढाच की सूर्योदयाच्या वेळी आपण दिवसाची सुरुवात पाहत असतो आणि सूर्यास्ताच्या वेळी दिवस संपताना हेच प्रकाशीय बदल उलट दिशेने अनुभवत असतो. आकाशाचा रंग का बदलतो? याचं मूलभूत कारण दोन्ही वेळेस तेच आहे, वातावरणातून प्रकाशाचा बदललेला प्रवास.

मात्र आकाशातील रंगांची तीव्रता प्रत्येक दिवशी सारखी नसते. वातावरण किती स्वच्छ आहे, त्यात किती सूक्ष्म कण आहेत, ढग कुठे आहेत आणि प्रकाशाचा मार्ग किती लांब आहे यावर दृश्य बदलू शकतं. म्हणूनच एकाच शहरातून पाहिलेला सूर्यास्त दोन वेगवेगळ्या दिवशी पूर्णपणे वेगळा वाटू शकतो. एखाद्या दिवशी फक्त सोनेरी प्रकाश दिसतो, तर दुसऱ्या दिवशी क्षितिज लाल, त्याच्या वर गुलाबी आणि त्यापुढे गडद निळं आकाश दिसू शकतं. आकाशाचा रंग का बदलतो? याचं सौंदर्य हेच आहे की उत्तर एकच असलं तरी त्याचा परिणाम दरवेळी थोडा वेगळा दिसतो.

आकाश निळं आणि सूर्यास्त लाल दोन्ही एकाच विज्ञानातून?

हो, आणि हीच या संपूर्ण विषयातील सर्वात सुंदर गोष्ट आहे. दिवसा वातावरण निळ्या प्रकाशाला जास्त पसरवतं, म्हणून तो प्रकाश आपल्याला आकाशातून अनेक दिशांनी दिसतो. सूर्य क्षितिजाजवळ असताना त्याच प्रकाशाला वातावरणातून खूप लांब मार्ग पार करावा लागतो. या प्रवासात निळा प्रकाश थेट किरणातून मोठ्या प्रमाणात बाजूला पसरतो आणि आपल्या दिशेने येणाऱ्या प्रकाशात लाल व केशरी रंगांचा प्रभाव वाढतो. म्हणजे निळं आकाश आणि लाल सूर्यास्त ही दोन वेगवेगळी रहस्यं नाहीत. आकाशाचा रंग का बदलतो? याचं मूळ एकाच प्रक्रियेत आहे, सूर्यप्रकाश आणि पृथ्वीचं वातावरण यांचा परस्परसंवाद.

आणखी गंमत म्हणजे हीच प्रक्रिया इतर ग्रहांवर तशीच घडेलच असं नाही. कारण प्रत्येक ग्रहाचं वातावरण वेगळं असतं. मंगळाच्या वातावरणात सूक्ष्म धुळीचे कण मोठ्या प्रमाणात असल्यामुळे तिथल्या सूर्यास्ताचा रंग पृथ्वीपेक्षा वेगळा दिसतो. नासाच्या मंगळ मोहिमांनी सूर्यास्ताच्या प्रतिमांमध्ये सूर्याजवळ निळसर छटा नोंदवल्या आहेत. म्हणजे आकाशाचा रंग का बदलतो? या प्रश्नाचं उत्तर फक्त सूर्य किती उंच आहे यावर अवलंबून नसतं; त्या ग्रहाच्या वातावरणात कोणते कण आहेत आणि ते प्रकाशाशी कसे वागतात यावरही ते अवलंबून असतं.

म्हणून पुढच्या वेळी सूर्य मावळताना आकाश अचानक लाल, केशरी किंवा सोनेरी झालं, तर त्याकडे फक्त सुंदर दृश्य म्हणून पाहू नका. त्या क्षणी सूर्यप्रकाश पृथ्वीच्या वातावरणातून लांब प्रवास करत असतो, निळा आणि जांभळा प्रकाश वेगवेगळ्या दिशांना पसरत असतो आणि तुमच्या डोळ्यांपर्यंत पोहोचणाऱ्या थेट प्रकाशात लाल व केशरी रंगांचा प्रभाव वाढलेला असतो. आकाशाचा रंग का बदलतो? याचं एका वाक्यात उत्तर द्यायचं झालं तर सूर्यप्रकाश वातावरणातून जाताना त्यातील वेगवेगळ्या रंगांचं विकिरण वेगवेगळ्या प्रमाणात होतं आणि सूर्य क्षितिजाजवळ असताना हा परिणाम अधिक ठळक होतो.

THE FACT BITES सोबत आणखी जाणून घ्या.