Марс известен как «красная планета» из-за обилия оксидов железа на его поверхности, придающих планете красноватый оттенок, заметный даже с Земли.
Марсианское небо также имеет красноватый оттенок, в отличие от голубого земного неба. Однако во время восходов и закатов эти два цвета меняются местами: в то время как на Земле закат красный, изображения, полученные с марсоходов, таких как Perseverance и Curiosity, демонстрируют, что на Марсе восходы и закаты имеют отчетливый синий оттенок.
Причина этого в том, что атмосфера Марса рассеивает свет иначе, чем земная, поскольку содержит значительно меньше газов и больше пыли. В результате красный свет на Марсе в среднем распространяется под более широкими углами, чем синий свет, поэтому во время заката, когда солнечный свет проходит через более толстые слои атмосферы, рассеяние красного света усиливается. Следовательно, он «выживает» лишь на краю дневной дуги в виде синей каймы.
В техническом плане рассеяние света зависит не столько от химического состава атмосферы, сколько от размера частиц, вызывающих это рассеяние. Атмосфера Земли состоит в основном из мелких частиц, в первую очередь молекул азота и кислорода, размер которых намного меньше типичных длин волн видимого солнечного света. В таких случаях наиболее эффективным механизмом рассеивания является рэлеевское рассеяние, которое рассеивает синий свет сильнее, чем красный.
Однако марсианская атмосфера в основном состоит из гораздо более крупных частиц, то есть взвешенной пыли: газов на Марсе мало (плотность атмосферы составляет около одной сотой от земной), а пыли много из-за более низкой силы тяжести Красной планеты (около трети земной).
Когда свет рассеивается частицами, размер которых намного больше длины волны самого света, доминирующим механизмом рассеивания становится рассеяние Ми, которое, наоборот, рассеивает «красный» свет в среднем сильнее, чем «синий».
Во время заката свет проходит через большую часть атмосферы. Следовательно, на Марсе происходит более сильное рассеяние Ми, в результате чего красный свет рассеивается до такой степени, что вокруг солнечного диска образуется синяя кайма, неоднократно запечатленная марсоходами.
Из этих потрясающих изображений мы также можем извлечь научную информацию о характеристиках Красной планеты, например, о высоте пыли в атмосфере и о наличии ледяных облаков.
Некоторые фотографии показывают, что марсианские сумерки длиннее, чем на Земле. Это может быть связано с солнечным светом, рассеянным обильной высокогорной пылью на неосвещенной стороне планеты. Подобный эффект наблюдается и на Земле во время вулканических извержений, когда пыль рассеивает свет в атмосфере.
