ทำไมท้องฟ้าตอนค่ำจึงสวย

พวกเราทุกคนที่เล่นกล้อง หรือชอบถ่ายภาพรู้ว่า การถ่ายท้องฟ้าให้สวยต้องถ่ายตอนใกล้ค่ำ เพราะจะได้ภาพท้องฟ้าที่มีสีสันสวยงาม

ทำไมท้องฟ้าตอนใกล้ๆ ค่ำหรือพระอาทิตย์ลับขอบฟ้าไปแล้วเล็กน้อย จึงมีสีสันสวยงาม คำตอบต้องมาเรียนรู้กับคำว่าการกระเจิงของแสงเสียก่อน

การกระเจิงของแสง

สีของท้องฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา และตามตำแหน่งที่ตั้งของประเทศนั้น ๆ บางประเทศอยู่ในซีกโลกเหนือ บางประเทศอยู่แถบเส้นศูนย์สูตร โดยที่ตอนกลางวันท้องฟ้าบางประเทศจะเป็นสีฟ้าอ่อน บางประเทศเป็นสีน้ำเงิน ส่วนตอนเช้าและตอนเย็น ท้องฟ้าจะเป็นสีส้ม สีแดง ลักษณะเช่นนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการกระเจิงของแสง (Light Scattering)

ก่อนอื่น เรามาทำความเข้าใจก่อนว่า แสงจากดวงอาทิตย์ที่เดินทางมาถึงโลกเรานั้น ประกอบด้วยสเปกตรัมแสงสีต่าง ๆ มากมาย ซึ่งมีความยาวคลื่นไม่เท่ากัน โดยทั้งนี้ มีทั้งแสงที่มองเห็น และแสงที่มองไม่เห็น (ซึ่งก็คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั่นเอง) ขณะที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งก็คือแสงนั่นเอง ที่มาจากดวงอาทิตย์ตกกระทบโมเลกุลของอากาศ ลักษณะเช่นนี้ เรียกว่า มีการกระเจิงของแสง

การกระเจิงของแสง คือการที่แสงกระทบถูกอะตอมหรือโมเลกุลของอะไรก็ตาม แล้วถูกดูดกลืนพลังงานเข้าไป แล้วปล่อยออกมาใหม่ในทิศทางต่าง ๆ ด้วยความเข้มของแสงที่แตกต่างกัน . . จากนิยามนี้ บนดวงจันทร์ หรือในอวกาศ หรือสูญญากาศ จะไม่มีการกระเจิงของแสงนะครับ เวลาเราไปอยู่บนดวงจันทร์ ถึงแม้จะเป็นกลางวัน แต่ท้องฟ้าก็มืดสนิท จะสว่างก็เพียงแค่พื้นของดวงจันทร์เท่านั้นที่สะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ออกมา

สิ่งที่มีอิทธิพลต่อการกระเจิงของแสง อย่างแรกที่จะคุยให้ฟังคือความยาวคลื่นของแสง โดยที่แสงสีน้ำเงิน ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้น ส่วนแสงสีแดง มีความยาวคลื่นมากกว่า

ธรรมชาติแล้ว แสงที่มีความยาวคลื่นสั้น เกิดการกระเจิงได้ดีกว่าแสงที่มีความยาวคลื่นยาว พูดง่าย ๆ คือ แสงสีน้ำเงินกระเจิงง่ายกว่าแสงสีแดง อันนี้ผมขออธิบายเฉพาะแสงที่มนุษย์มองเห็นนะครับ

อย่างที่สองที่มีผลก็คือ ขนาดของอนุภาคในอากาศ ซึ่งในโลกนี้ อย่างแรกก็คือโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศซึ่งมีขนาดเล็ก ส่วนโมเลกุลของไอน้ำและฝุ่นควันต่าง ๆ ที่ลอยละล่องอยู่ในชั้นบรรยากาศมีขนาดใหญ่ ลองดูง่าย ๆ เราลองไม่กวาดบ้าน หรือเช็ดพวกเปียโน หรือเฟอร์นิเจอร์ซักวัน จะเห็นว่าฝุ่นจับเต็มไปหมด แต่เราแทบจะไม่เคยเห็นอากาศเลยใช่ไหมครับ เพราะว่าโมเลกุลของอากาศนั้นเล็กมาก ๆ ส่วนฝุ่นนั้น ถึงแม้จะเล็ก แต่ก็ยังใหญ่กว่าอากาศ

โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ จะขัดขวางการเดินทางของแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น คือแสงสีน้ำเงินนั่นเอง ดังนั้น วันที่มีฝุ่นมาก และวันที่มีฝุ่นน้อย สีของแสงที่เรามองเห็นจึงไม่เหมือนกัน ถ่ายรูปออกมาก็ไม่เหมือนกันนะครับ

ปัจจัยอีกอย่างคือ มุมที่แสงตกกระทบกับบรรยากาศบนโลก แสงอาทิตย์เวลากลางวัน ทำมุมฉากกับพื้นโลก ซึ่งมุมฉากนั้น ถือว่าเป็นระยะทางที่สั้นที่สุดที่แสงเดินทางจากนอกโลก ลงมาถึงพื้นโลก

พอเริ่มบ่าย มุมของแสงก็จะเริ่มเปลี่ยนไป ทำให้ระยะทางที่แสงเดินทางมาถึงพื้นโลกนั้นยาวขึ้น ในช่วงเช้าและช่วงพระอาทิตย์ใกล้ตกนั้น แสงอาทิตย์ทำมุมลาดกับพื้นโลก แสงต้องเดินทางผ่านอากาศและอนุภาคต่าง ๆ ในอากาศเป็นระยะทางยาวมาก เมื่อเทียบกับช่วงกลางวัน

ช่วงกลางวันในซีกโลกเหนือ แสงมีสีน้ำเงินสดมาก

เนื่องจากเวลากลางวัน แสงอาทิตย์ทำมุมฉากกับพื้นโลก แสงเดินทางผ่านบรรยากาศเป็นระยะทางสั้น อุปสรรคที่กีดขวางแสงมีน้อย แสงสีม่วง สีคราม และสีน้ำเงิน ที่มีความยาวคลื่นเล็กกว่าโมเลกุลของอากาศ จึงกระเจิงในท้องฟ้าในทุกทิศทาง เราจึงมองเห็นท้องฟ้าเป็นสีน้ำเงินเข้ม

ในบริเวณที่มีมลภาวะทางอากาศน้อย เช่น ประเทศที่มีคนอยู่น้อย ๆ ในต่างประเทศ ริมทะเล หรือในชนบท หรือในซีกโลกเหนือ หรือในฤดูหนาวซึ่งมีความกดอากาศสูง ทำให้ฝุ่นลอยขึ้นไปไม่ได้ เราจะเห็นท้องฟ้าเป็นสีน้ำเงินเข้ม 

ส่วนในบริเวณที่มีมลภาวะทางอากาศสูง หรือในฤดูร้อน หรือประเทศที่อยู่แถบเส้นศูนย์สูตร ซึ่งอากาศร้อน ทำให้ฝุ่นต่าง ๆ ลอยขึ้นไปอยู่ในอากาศ คลื่นแสงสีน้ำเงินถูกบดบังไปหมด ถ่ายรูปออกมา ทำให้สีฟ้านั้นไม่ค่อยฟ้า ฟ้าจะออกตุ่น ๆ ไม่ค่อยใส

ท้องฟ้าตอนเช้าและก่อนดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้า

เวลาใกล้รุ่งและพลบค่ำ แสงอาทิตย์ทำมุมลาดขนานกับพื้นโลก แสงเดินทางผ่านมวลอากาศเป็นระยะทางไกลมาก อุปสรรคที่ขวางกั้นในอากาศมีมาก เพราะมลพิษ และฝุ่นที่เกิดขึ้นตลอดทั้งวัน ตั้งแต่เช้ายันเย็น ผลที่เกิดขึ้นก็คือ แสงสีม่วง สีคราม และสีน้ำเงิน ที่มีความยาวคลื่นสั้นนั้นไม่สามารถเดินทางผ่านโมเลกุลอากาศมาได้ จึงกระเจิงหายไปหมด แต่แสงสีเหลือง ส้ม และแดง มีความยาวคลื่นมาก สามารถทะลุผ่านโมเลกุลของอากาศเข้ามายังพื้นโลกได้ ทำให้เรามองเห็นดวงอาทิตย์เป็นสีส้ม และมองเห็นท้องฟ้าในบริเวณทิศตะวันตก หรือด้านดวงอาทิตย์นั้นออกเป็นสีเหลือง ๆ ส้ม ๆ แดง ๆ     

ถ้าวันไหนอากาศร้อน ทำให้มีฝุ่นมากเป็นพิเศษ ดวงอาทิตย์จะมีสีแดงจัด ถ้าวันไหนมีฝุ่นน้อย ดวงอาทิตย์ก็จะเป็นสีเหลือง  แต่ถ้าวันไหนฟ้าใสไม่มีฝุ่นเลย เราก็จะมองเห็นดวงอาทิตย์เป็นสีสว่างจนแสบตาเหมือนในเวลากลางวัน ทั้งนี้เนื่องจากแสงทุกสีมีความเข้มสูงทะลุผ่านชั้นบรรยากาศมาได้มาก จึงมองเห็นรวมกันเป็นสีขาว 

การที่ช่วงเช้า กับช่วงเย็น ถึงแม้ดวงอาทิตย์จะทำมุมที่เท่ากัน แต่ปกติแล้ว ท้องฟ้าในช่วงเย็นมักจะมีสีที่เป็นสีแดงมากกว่าช่วงเช้า เหตุผลในเรื่องนี้ก็คือ ตอนบ่ายอากาศมีอุณหภูมิสูงมาก ทำให้ฝุ่นละอองต่างๆ ที่สะสมมาทั้งวัน ลอยขึ้นไปในชั้นบรรยากาศมากกว่าตอนเช้า อีกเหตุผลหนึ่งก็คือ ในช่วงเช้านั้นฝุ่นละอองในอากาศถูกชะล้างด้วยน้ำค้างตอนรุ่งสาง เคยได้ยินไหมครับว่า เวลาไปออกกำลังกายตอนเช้า ๆ อากาศสดชื่นดีจัง นั่นเป็นเพราะว่าฝุ่นมันน้อยกว่าช่วงเย็นนั่นเอง

ดังนั้นตอนเย็นจึงมีการกระเจิงของแสงสีแดงให้เราเห็นได้มากกว่านั่นเอง สำหรับพวกเราที่ชอบถ่ายภาพแสงที่พระอาทิตย์ใกล้ลับขอบฟ้า ก็คงจะทราบเหตุผลกันแล้วนะครับ ดังนั้นเราจะได้ยินคำว่า ไปถ่ายพระอาทิตย์ตก มากกว่าไปถ่ายพระอาทิตย์ขึ้น เพราะว่า ถ่ายออกมาแล้ว จะได้แสงที่มีสีแดงสด และเข้มกว่านั่นเอง

ใครอยากติดตามข้อมูลเกี่ยวกับการถ่ายภาพ ถ่ายวิดีโอ อัดเสียง สามารถติดตามได้ที่เพจ สอนถ่ายภาพ หรือเว็บไซต์ สวยเทพ ครับ