لفهم كيفية انتقال الضوء من الشمس إلى الأرض ، عليك أن تفهم ماهية الضوء. الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية - موجة من الطاقة الكهربائية والمغناطيسية تتأرجح بسرعة كبيرة. هناك العديد من الموجات الكهرومغناطيسية المختلفة ، ويتم تحديد النوع حسب سرعة التذبذب. على سبيل المثال ، تتذبذب موجات الراديو بشكل أبطأ من الضوء ، بينما تتذبذب الأشعة السينية بسرعة أكبر. تنتقل هذه الموجات الكهرومغناطيسية في حزم صغيرة تسمى الفوتونات. نظرًا لأن الضوء ينتقل في كل من الموجات وحزم الفوتون ، فإنه يتصرف مثل الموجة والجسيم.
تتطلب معظم الأمواج وسيطًا للسفر فيها. على سبيل المثال ، إذا أسقطت صخرة في بركة ، فإنها تصنع موجات في الماء. لا ماء ولا موجات. نظرًا لأن الضوء يتكون من الفوتونات ، فإنه يمكن أن يسافر عبر الفضاء مثل تيار من الجسيمات الدقيقة. تنتقل الفوتونات بسرعة أكبر عبر الفضاء وتفقد طاقة أقل في الطريق ، لأنه لا توجد جزيئات في الطريق لإبطائها.
عندما ينتقل الضوء عبر الفضاء من الشمس ، تنتقل جميع ترددات الضوء في خط مستقيم. عندما يضرب الضوء الغلاف الجوي ، تبدأ الفوتونات في الاصطدام مع جزيئات الغاز. الفوتونات الحمراء والبرتقالية والصفراء لها أطوال موجية طويلة ويمكن أن تنتقل عبر جزيئات الغاز. ومع ذلك ، فإن الفوتونات الخضراء والأزرق والأرجواني لها أطوال موجية أقصر ، مما يسمح للجزيئات بامتصاصها بسهولة. تمسك الجزيئات بالفوتون للحظة واحدة فقط ، ثم تطلقها مرة أخرى في اتجاه عشوائي. هذا هو السبب في أن السماء تبدو زرقاء. العديد من هذه الفوتونات المتناثرة تطير باتجاه الأرض ، مما يجعل السماء تبدو وكأنها تتوهج. وهذا أيضًا سبب ظهور غروب الشمس باللون الأحمر. عند غروب الشمس ، يجب أن تنتقل الفوتونات عبر طبقة أكبر من الغلاف الجوي قبل أن تصل إلى عينيك. يتم امتصاص المزيد من الفوتونات ذات التردد العالي ، تاركة طبقات من الأحمر والبرتقالي والأصفر.