Tisíce fotografií sdílených v posledních týdnech na sociálních sítích ukazují stejný znepokojivý obraz: sluneční disk s intenzivní červenou, téměř oranžovou barvou, který vypadá, jako by patřil do jiného světa. Požáry, které zasáhly Castellón, Ávilu, Madrid nebo Almeríi, zanechaly nejen stopu zkázy, ale také oblohu plnou kouře, která zcela mění vzhled Slunce. Tento jev není žádnou atmosférickou raritou, ale vychází z dobře známých fyzikálních principů, které jsou zdokumentovány již více než sto let.
Kouř jako přirozený filtr světla
Lesní požár uvolňuje do atmosféry obrovské množství kouře, popela a částic v suspenzi. Tyto částice jsou mnohem větší než běžné molekuly vzduchu a drasticky mění způsob, jakým se šíří sluneční světlo. Konkrétně částice kouře účinněji blokují krátké vlnové délky, které odpovídají modré a zelené barvě, zatímco snáze propouštějí dlouhé vlny, tedy červenou a oranžovou.
Při průchodu touto hustou bariérou částic ztratí světlo, které dopadá do našich očí, značnou část své modré složky. Tento jev se ještě více prohlubuje při svítání a západu slunce, kdy sluneční paprsky procházejí delším úsekem atmosféry, a tím i silnější vrstvou kouře. Výsledkem je mnohem výraznější načervenalé slunce, než je obvyklé.
Intenzita tohoto zčervenání přímo souvisí s množstvím a velikostí částic v ovzduší. Čím vyšší je hustota kouře a popela a čím jemnější jsou částice, tím více se modrá barva filtruje, a tím je karmínový odstín slunečního disku výraznější. Stejný princip ostatně působí i tehdy, když sopečné erupce, saharské písečné bouře nebo epizody silného městského znečištění zbarvují obzor do spektakulárních barev západu slunce.
Související článek
Rayleigh: otec modré oblohy a červeného Slunce
Základní mechanismus, který vysvětluje jak modrou barvu čisté oblohy, tak červenou barvu oblohy zahalené kouřem, se nazývá Rayleighův rozptyl, na počest britského fyzika lorda Rayleigha, který v roce 1904 obdržel Nobelovu cenu. Tento princip popisuje, jak se viditelné světlo rozptyluje při setkání s částicemi, které jsou mnohem menší než jeho vlnová délka, tedy vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy světelné vlny.
Sluneční světlo obsahuje všechny barvy spektra, z nichž každá odpovídá jiné vlnové délce. Modré a fialové odstíny se šíří v krátkých vlnách; červené a oranžové v dlouhých vlnách. Je-li obloha bez mraků, molekuly vzduchu rozptylují krátké vlny mnohem intenzivněji, a proto v slunečný den na obloze převládá modrá barva.
Mie doplňuje obraz
Rayleighův rozptyl však sám o sobě nestačí k popisu všeho, co se děje, když se atmosféra naplní kouřem. Zde vstupuje do hry druhý jev známý jako Mieho rozptyl, který na počátku 20. století formuloval německý fyzik Gustav Mie. Na rozdíl od Rayleighova rozptylu, který se vztahuje na nepatrné částice, jako jsou molekuly dusíku a kyslíku ve vzduchu, Mie popisuje chování světla při srážce s částicemi o velikosti podobné nebo větší, než je jeho vlnová délka: kapky vody, prach ve vzduchu a právě úlomky popela a sazí, které vznikají při požáru.
Odborníci na atmosférickou optiku poukazují na to, že když oblohu zaplní velké množství kouře, obě tyto formy rozptylu působí společně. Nejjemnější částice nadále propouštějí modrou barvu prostřednictvím Rayleighova mechanismu, zatímco hrubší částice popela rozptylují a tlumí světlo jako celek prostřednictvím Mieho rozptylu. Tato kombinace vede k tomu, že Slunce nejen ztrácí své studené odstíny, ale jeví se také matnější, rozptýlenější a s mnohem sytější červenou barvou, než jakou by samotný Rayleighův rozptyl vytvořil.
Zkrátka, to šarlatové slunce, které během vlny požárů tohoto léta dominovalo obloze nad velkou částí Španělska, v sobě neskrývá žádné neproniknutelné tajemství. Je to prostě viditelný projev staletého fyzikálního principu: světlo si razí cestu vzduchem nasyceným částicemi, které jako obrovský filtr mění barvy před našimi očima.