Människor har alltid använt enkla observationer av naturen för att försöka förstå vår komplexa miljö och även det bredare kosmos. Ett sådant exempel är:"Röd himmel på natten, herdens glädje" och "Röd himmel på morgonen, herdevarning". Dessa ordspråk – som går tillbaka till Bibeln (Matt 16:2b–3) – tyder på att en särskilt röd solnedgång betyder att det är klart väder och en särskilt röd soluppgång betyder att det kommer att bli dåligt väder eller möjligen en stormig dag .

Det finns ett rikt arv av tolkning av skymnings- och gryningshimlens färger, med olika kulturella grupper och folk som har olika traditioner och talesätt. Till exempel, "herdens glädje" ersätts vanligtvis med "sjömansglädje" i den amerikanska versionen av ramsan. Men finns det någon sanning bakom sådan prognos?

På mitten av breddgrader som Europa och USA, vädersystem rör sig mestadels in från väster. Det är just denna funktion som kan hjälpa oss att förstå hur himmelens färg är kopplad till framtida vädermönster - och om herdar ska bry sig om att uppmärksamma den röda himlen.

Nyanser av rött

Under solnedgången eller soluppgången, ljuset från solen kommer att färdas genom en betydande del av atmosfären och i slutändan troposfären – en region som innehåller moln. Där, solljus interagerar med gasmolekyler som är mycket mindre än ljusets våglängd, en process som fysiker kallar Rayleigh-spridning. I denna interaktion, ljus sprids mer effektivt om dess färg är blå snarare än röd. Anledningen till att solen ser röd ut vid solnedgången eller soluppgången är att det mesta av det blå ljuset har spridits bort under den extra långa resan genom atmosfären.

Du kan testa detta hemma. Ljusa en fackla genom vatten som har en eller två droppar mjölk tillsatt. Mjölk sprider ljus på liknande sätt som gasmolekylerna i atmosfären, lämnar ficklampan att se röd ut.

Men solnedgång eller soluppgång betyder inte nödvändigtvis ljus, röd himmel. Om det finns mycket vattenånga i luften kan detta få solnedgången att se mer rosa och orange ut – vilket dämpar de klarröda färgerna. Detta är en effekt som orsakas av att vattendroppar är jämförbara eller större i storlek med ljusets våglängd, vilket innebär att de sprider alla ljusfärger på samma sätt.

En intensivt rödfärgad himmel kräver en särskilt torr och klar troposfär längs solljusets väg - så luften består mestadels av molekyler som är mindre än vattendroppar, damm eller föroreningar. Sådana klara atmosfäriska förhållanden är vanligtvis kopplade till den främre sidan av en högtrycksväderfront som rör sig in från väst – ett fenomen som vanligtvis innebär att nästa dag kommer att vara torr och solig. Så det verkar som om det verkligen finns en viss sanning i talesättet om röda himlar på natten.

Om högtryckssystemet rör sig bort österut möts dessa atmosfäriska förhållanden av att ljuset från den uppgående solen i stället når oss. Som ett resultat, röd himmel på morgonen indikerar att en väderförändring är nära förestående. Allt ljus som når oss under solnedgången från väster skulle behöva passera genom fuktigare luft. Dessutom, atmosfären på baksidan av ett högtryckssystem är vanligtvis också högre i föroreningar, vilket också hjälper till att sprida blått ljus.

Men färgerna på solnedgången eller soluppgången kan vara mycket mer komplexa och ett resultat av händelser mycket längre bort från observatören annat än vädret. Luften kan inte bara innehålla vatten, men mer komplexa föroreningar och små dammpartiklar. Om alla dessa är lika stora, solen och himlen kan anta orange-röda färger, samt lila eller lila. Dessa partiklar kan plockas upp från vilda bränder och dammstormar.

Först nyligen resulterade detta i ett fenomen i Storbritannien som kallas orkansolen. Ett vädersystem kopplat till orkanen Ophelia hade transporterat damm från Nordafrika och de iberiska vilda bränderna i sina moln över Storbritannien. Som ett resultat förvandlades middagssolen till en djupt orange, tänder landskapet med ett kusligt ljus. Ett annat exempel var utbrottet av Eyjafjallajökull 2010, en vulkan på Island, som genererade fin aska såväl som sulfataerosoler i den höga atmosfären.

Interstellära solnedgångar

Röd himmel är mycket mer än trevliga möjligheter för ett foto. De erbjuder stunder för att begrunda hur grundläggande observationer kan avslöja insikter om framtida väder och till och med vulkanutbrott många tusentals kilometer bort. Kanske mer överraskande, de hjälper oss också att förstå vad som ligger utanför vår egen planet.

Utrymmet känt som det "interstellära mediet" är fyllt med damm och gas. Ibland kan det samlas i moln och göra att ljuset från avlägsna stjärnor blir avsevärt nedtonat och rodnat. När vi tittar på detta, det är som att vi ser hundratals solar samtidigt förvandlas till en rödare färg. Att förstå dessa "interstellära solnedgångar" tillåter oss att utforska vad som finns mellan oss och andra stjärnor.

Det beror på att partiklar nära stjärnor eller i stjärnbildande moln kan finnas i eller bland dammet, hjälper till att orsaka det röda stjärnljuset. I sista hand, genom att studera dessa interstellära solnedgångar, vi skulle kunna räkna ut exakt vad dessa partiklar är. Det betyder att vi kan förstå vilka element som hjälper till att bilda stjärnor och planeter med sina egna atmosfärer och solnedgångar och soluppgångar. Så röda himlar ger inte bara herdarnas glädje – de ger också astronomers glädje.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.