सूर्योदय तथा सूर्यास्त के समय सूर्य का रंग

Color of Sun during Sunset and Sunrise

भौतिकी में प्रकाश के प्रकीर्णन की अवधारणा, विशेष रूप से रिले प्रकीर्णन के कारण सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य का रंग लाल-नारंगी दिखाई देता है। यह इस प्रकार काम करता है:

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य लाल या नारंगी क्यों दिखाई देता है?

सूर्य का प्रकाश और इसकी तरंगदैर्घ्य

सूर्य का प्रकाश दृश्यमान स्पेक्ट्रम में कई रंगों (या तरंगदैर्घ्य) से बना होता है, जो बैंगनी (लघु तरंगदैर्घ्य) से लेकर लाल (दीर्घ तरंगदैर्घ्य) तक होता है।

रिले प्रकीर्णन

वायुमंडल में, अणु और छोटे कण लंबी तरंगदैर्घ्य (जैसे लाल और नारंगी) की तुलना में छोटी तरंगदैर्घ्य (जैसे नीला और बैंगनी) को अधिक प्रकीर्णित करते हैं। इस प्रकीर्णन का वर्णन रिले के नियम द्वारा किया जाता है, जो बताता है कि बिखरे हुए प्रकाश की तीव्रता

तरंगदैर्ध्य पर निर्भरता: रिले प्रकीर्णन तरंगदैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती है, जिसका अर्थ है कि छोटी तरंगदैर्ध्य अधिक बिखरी हुई हैं। गणितीय रूप से, बिखरे हुए प्रकाश की तीव्रता

$I\propto {\frac {1}{\lambda ^{4}}}$

जहाँ

λ तरंगदैर्ध्य है।

I प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता है

इसका मतलब है कि छोटी तरंगदैर्घ्य (नीला और बैंगनी) लंबी तरंगदैर्घ्य (लाल और नारंगी) की तुलना में बहुत अधिक बिखरी हुई हैं।

वायुमंडल के माध्यम से सूर्य के प्रकाश का पथ

जब सूर्य सिर के ऊपर होता है (दोपहर के समय), तो सूर्य का प्रकाश वायुमंडल के माध्यम से एक छोटा रास्ता तय करता है, इसलिए केवल थोड़ी मात्रा में नीला और बैंगनी प्रकाश बिखरा होता है। इससे सूर्य पीला या सफेद दिखाई देता है।

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय, सूर्य क्षितिज के पास होता है। सूर्य के प्रकाश को वायुमंडल की बहुत मोटी परत से गुजरना पड़ता है, जिसका अर्थ है कि यह एक लंबा रास्ता तय करता है। इस लंबे रास्ते के दौरान, अधिकांश छोटी तरंगदैर्घ्य (नीला और बैंगनी) दृष्टि की सीधी रेखा से बाहर बिखर जाती हैं। केवल लंबी तरंगदैर्घ्य, जैसे लाल और नारंगी, ही रहती हैं और सीधे हमारी आँखों तक पहुँचती हैं, जिससे सूर्य और आस-पास का आकाश लाल या नारंगी दिखाई देता है।

सूर्य का कोण

पृथ्वी के सापेक्ष सूर्य का कोण वायुमंडल की मोटाई को प्रभावित करता है जिससे सूर्य का प्रकाश गुजरता है। कम कोणों (सूर्योदय और सूर्यास्त) पर, पथ की लंबाई लंबी होती है, जिससे छोटी तरंगदैर्घ्य का अधिक प्रकीर्णन होता है।

वायुमंडलीय संरचना

हवा में धूल, नमी और प्रदूषकों की मात्रा प्रकीर्णन प्रभाव को बढ़ा सकती है, जिससे कभी-कभी सूर्योदय और सूर्यास्त और भी अधिक उज्ज्वल दिखाई देते हैं।

प्रकीर्णन तीव्रता का सूत्र

प्रकीर्णन तीव्रता इस प्रकार दी जाती है:

$I\propto {\frac {1}{\lambda ^{4}}}$

यह संबंध बताता है कि क्यों नीला प्रकाश पथ से बाहर बिखर जाता है और क्यों सूर्योदय और सूर्यास्त के दौरान लाल या नारंगी रंग दृश्य पर हावी हो जाता है।

सारांश

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय रंग परिवर्तन: वायुमंडल में पथ की लंबाई बढ़ने के कारण, नीला प्रकाश बिखर जाता है, जिससे लाल और नारंगी रंग दिखाई देते हैं।

रिले स्कैटरिंग: लंबी तरंगदैर्घ्य (लाल और नारंगी) की तुलना में छोटी तरंगदैर्घ्य (नीला और बैंगनी) को अधिक प्रभावित करता है।

वायुमंडलीय प्रभाव: कण और प्रदूषण सूर्योदय और सूर्यास्त के समय दिखाई देने वाले लाल और नारंगी रंग को बढ़ा सकते हैं।

यह स्पष्टीकरण दिखाता है कि कैसे बिखराव सूर्य के प्रकाश के रंग को प्रभावित करता है, जिससे दिन की शुरुआत और अंत में सुंदर लाल और नारंगी रंग दिखाई देते हैं।