Dlaczego chmury są białe?
Kolor i jasność chmur zależą od odbicia, rozproszenia i transmisji światła słonecznego. Gdy światło słoneczne dociera do cząstek atmosferycznych, niebieskie światło jest rozproszone bardziej niż inne kolory, w wyniku czego niebo wydaje się niebieskie w ciągu dnia. Jednak gdy światło słoneczne dociera do chmury, wszystkie kolory światła stały się jednakowo rozproszone. Równe rozpraszanie światła jest spowodowane przez duże krople wody zawarte w chmurze. W rezultacie, gdy chmury są oglądane z Ziemi, wydają się białe na tle błękitnego nieba. Dlatego chmury są białe, ponieważ światło Słońca jest białe.
Nauka za rozproszeniem światła słonecznego
Światło słoneczne zawiera pełne spektrum kolorów, które mogą tworzyć tęczę. Jednak każdy kolor ma inną długość fali, która jest mierzona w nanometrach. Niebieski ma długość fali 400 nanometrów, która jest najkrótsza, a czerwony ma najdłuższą długość fali 700 nanometrów. Małe cząsteczki mogą rozpraszać krótkie długości fal bardziej efektywnie niż długie, podczas gdy większe cząstki, takie jak kropelki wody, rozpraszają wszystkie długości fali światła prawie jednakowo. Ponieważ w atmosferze są miliony kropel wody, światło słoneczne rozprasza się na różne kolory, które tworzą kolor biały, co nadaje chmurom biały kolor.
Rozpraszanie światła słonecznego przez krople wody, które tworzą chmury, zachodzi w procesie znanym jako rozpraszanie Mie, które jest zasadniczo refrakcją. Gdy światło słoneczne uderza w kroplę wody, jest przekierowywane lub rozpraszane przez załamanie w kierunku do przodu. Podobne przekierowanie występuje w milionach kropel wody na niebie. Ponieważ rozpraszanie Mie jest niezależne od długości fali, występuje przypadkowe rozpraszanie światła słonecznego. W rezultacie to równe rozproszenie wszystkich kolorów sprawia, że chmury są koloru białego.
Dlaczego niektóre chmury są szare?
Białe chmury powstają w wyniku równego rozproszenia światła słonecznego we wszystkich kierunkach. Jednak gdy rozproszenie światła nie dociera do wszystkich części chmury, zwłaszcza do podstawy i boków, chmura wydaje się szara. Kolor szary jest często widoczny w dużych chmurach deszczowych, które mają większe krople wody niż typowe chmury. Wierzchołek chmury deszczowej jest wciąż biały, ponieważ otrzymuje odpowiednie białe światło od Słońca. Jest to oczywiste, gdy oglądamy chmury deszczu z okna samolotu, ponieważ wydają się one jasne w kolorze białym. Dlatego szare chmury są znakiem nieodpowiedniego światła słonecznego docierającego do dna i boków chmury.
