Příčinu těchto jevů je nutno hledat ve změnách spektrálního složení přímého a rozptýleného slunečního světla při průchodu velkými vrstvami ovzduší za soumraku. Přitom je nutné uvažovat nejen molekulární rozptyl, ale také rozptyl světla nejmenšími částicemi prachu a produkty kondenzace vodní páry (tzv. Rayleighův rozptyl).
Po západu Slunce nebo před jeho východem je část oblohy, pokud tomu nebrání úplné pokrytí hustými oblaky, osvětlována rozptýleným slunečním světlem. Při tom lze pozorovat některé optické úkazy, na jejichž vzniku se společně podílejí lom, rozptyl a absorpce slunečních paprsků v atmosféře.
Červánky.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Slunce ozařuje atmosféru i po západu, a tím vzniká večerní soumrak a ranní svítání. Tma nenastává ihned po západu Slunce, nýbrž ji předchází období stále slábnoucího jasu oblohy. Totéž pozorujeme v obráceném sledu ráno před východem Slunce. Jestliže v určitém místě na povrchu Země Slunce zapadlo a je již pod obzorem, ovzduší nad tímto místem je stále ještě osvětlováno slunečními paprsky. Rozlišujeme tyto druhy soumraku:
občanský: končí, když už si musíme na drobnou práci rozsvítit, Slunce je 6° pod obzorem.nautický: trvá až do chvíle, kdy Slunce dosáhne polohy 12° pod obzorem. Od této chvíle je na obloze možno pozorovat již většinu hvězd viditelných pouhým okem.astronomický: končí teprve tehdy, když rozptýlené sluneční světlo v horních vrstvách atmosféry je tak nepatrné, že je již nemůžeme pozorovat. To je v okamžiku, když Slunce klesne 18° pod obzor.
V našich zeměpisných šířkách v období od konce května do poloviny července Slunce neklesne 18° pod obzor a nenastává tudíž vůbec astronomická noc. Trvání soumraku je v různých místech zemského povrchu určeno jednak zeměpisnou šířkou místa, ale i stavem atmosféry. Nejkratší soumrak je na rovníku a jeho trvání se prakticky nemění. Od určité zeměpisné šířky může dojít ke splynutí večerního a ranního soumraku – tzv. bílé noci. V místech se zeměpisnou šířkou, kde Slunce po určitou část roku nezapadá nastává tzv. polární den, v opačném případě nastává polární noc.
Nápadným úkazem je rovněž soumrakové ozáření horských vrcholů, projevující se načervenalým zabarvením vrcholů a svahů pozorovaných zdáli krátce po západu Slunce.
Od okamžiku západu Slunce až do úplného setmění, můžeme brzy po západu Slunce pozorovat nad východním obzorem tmavý oblouk, vroubený nahoře načervenalým okrajem. Uvnitř má oblouk namodralý tón a postupem času se zvedá nad obzor. Jde o stín Země promítnutý do naší atmosféry, který nazýváme temný soumrakový oblouk. Horní načervenalý lem kopírující tento oblouk pak nazýváme Venušiným pásem. Jeho červené zabarvení je způsobeno tím, že sluneční paprsky zapadajícího Slunce musí procházet velmi silnou vrstvou vzduchu, v němž je vlivem rozptylu i pohlcením vodním aerosolem modrá složka světelného spektra odfiltrována. V konečném důsledku se tak světlo jeví jako načervenalé.
Patrně nejznámějšími soumrakovými jevy vůbec jsou červánky. Jsou to oblaka ozářená červeným světlem zapadajícího Slunce. Jestliže se Slunce večer postupně blíží k obzoru, dostává načervenalé zabarvení. Závislost indexu lomu vzduchu na vlnové délce světla může přitom za příznivých optických podmínek způsobit, že nejvíce červená je dolní část slunečního disku, směrem nahoru na něm převládá žlutá barva a ve vzácných případech může horní okraj disku mít i zelený nádech. Současně se zbarvuje obloha kolem Slunce, avšak často i na opačné straně oblohy. Po západu Slunce zůstane po určitou dobu nad místem západu světelná skvrna, oranžová až červená, a po obloze se postupně rozšiřují barevné pásy, v nichž se směrem od západní strany obzoru střídají po nebeské klenbě barvy spektra: červená, oranžová, žlutá, nazelenalá, namodralá až fialová. Tento sled barev je vytvářen vzájemnou kombinací rozptylu slunečního světla v atmosféře a lomu rozptýlených paprsků, který je ovlivňován zvětšováním hodnoty indexu lomu vzduchu s klesající vlnovou délkou.
Pokud se v atmosféře nachází velké množství prachových částic, tak po večerním ochlazení dochází ke kondenzaci vodní páry a vzniku ledových krystalků na částečkách prachu. Pokud krystalky ozařují sluneční paprsky, pak dochází k jejich lomu a rozptylu.
Červánky.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Červánky se vyskytují ještě nějakou dobu po západu Slunce a zanikají při poloze Slunce kolem 5° pod obzorem. Zvláště intenzívní červánky bývají pozorovány v případech nadměrného zakalení atmosféry aerosolovými částicemi, například po sopečných výbuších, velkých prachových bouřích a také při značném obsahu vodního aerosolu v atmosféře. V roce 1883, po velkém výbuchu indonéské sopky Krakatau, vycházelo a zacházelo nad Jávou krvavé Slunce ještě celé měsíce. Také záhadný tunguzský meteorit, který v roce 1908 dopadl na území sibiřské tajgy, způsobil neobvykle jasné východy Slunce, podivnou zář na nebi a hromadný výskyt zvláštních stříbřitých oblaků, které bylo možné pozorovat na rozsáhlém území od Jeniseje až ke břehům Atlantského oceánu. Na konci září roku 1950 zapadalo na mnoha místech Evropy indigově modré Slunce, příčinou tohoto neobvyklého jevu byl obrovský lesní požár v Kanadě. Do atmosféry se dostalo velké množství olejových částeček z hořícího dřeva, které způsobily rozptyl slunečních paprsků.
Velmi zajímavým soumrakovým jevem, vzácně pozorovaným, jsou tzv. noční svítící oblaky. Vyskytují se ve výšce kolem 80 km a mohou být spatřeny v době, kdy zemský povrch i nižší vrstvy ovzduší jsou již ve stínu, ale vyšší vrstvy atmosféry jsou dosud ozářeny Sluncem. Jsou nejlépe pozorovatelné, když je Slunce 5° až 14° pod obzorem. Nejdelší viditelnost bývá v letních měsících. Noční svítící oblaka jsou nejčastěji pozorována v zeměpisných šířkách 45° až 75° a to i na jižní polokouli. Mají tvar podobný řasám. Bývají stříbřité až namodralé, vyskytují se převážně nad severním obzorem, projevují se jako vodorovné nebo skloněné pruhy. Jsou to vůbec nejvyšší mraky v zemské atmosféře, ale jsou poměrně tenké. Jejich výška nepřesahuje jeden až dva kilometry.
Noční svítící oblaky v Estonsku.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Martin Koitmäe. Under Creative Commons.
