As folhas giratórias das árvores de folha caduca são um sinal bem-vindo do outono e de suas noites mais longas e frias. Vermelhos vibrantes, amarelos e laranjas compõem o esquema de cores do outono, e todos fazem parte da natureza cíclica das estações. As folhas das árvores, arbustos e plantas mudam de cor quando começam o processo de adormecer no inverno.
As folhas são partes de plantas e árvores que tornam os alimentos necessários para sustentar a vida. As árvores usam luz solar, água e dióxido de carbono retirado do ar para produzir energia. O dióxido de carbono e a água são convertidos em glicose, que é um tipo de açúcar. A glicose é então usada como energia para a árvore viver e crescer. Todo esse processo é chamado de fotossíntese. As folhas são verdes porque contêm a clorofila química, que facilita a fotossíntese.
Quando os dias e as noites começam a esfriar e as noites ficam mais longas, as árvores sentem que o outono e o inverno estão se aproximando. Na preparação das árvores para adormecer, a circulação para as folhas, que não são mais necessárias para produzir alimentos, é cortada. Devido às noites mais longas e à luz solar reduzida, a produção de clorofila é reduzida, o que significa que o verde desaparecerá das folhas. Alguns dos pigmentos responsáveis por causar cores vibrantes nas folhas, como carotenóides, já estão presentes nas folhas, mas são obscurecidos pela clorofila verde. Os carotenóides são responsáveis por amarelos, laranjas e marrons.
Os pigmentos que causam vermelhos, russets e roxos são chamados antocianinas. Estes são produzidos nas folhas de algumas espécies no outono devido às quantidades excessivas de glicose nas folhas, juntamente com a luz brilhante do outono. É por isso que certas espécies de árvores produzem folhas vermelhas brilhantes em oposição a outras que produzem amarelos ou dourados.
Os bordos são conhecidos por sua variedade de paletas de outono. Diferentes variedades de bordo ficam vermelhas, roxas, amarelas ou quase incolores no outono. Os carvalhos tendem a produzir marrons e vermelhos devido ao desperdício em suas folhas. As árvores de nogueira têm folhas marrons douradas e álamos e álamos ficam amarelos. Dogwoods produzem folhas roxo-avermelhadas, enquanto madeiras azedas e tupelos pretos produzem folhas vermelhas avermelhadas brilhantes. Os olmos podem ser um pouco decepcionantes, pois suas folhas geralmente ficam marrons e caem sem um grande show.
Diferentes espécies mudam em momentos diferentes. As árvores na região leste dos Estados Unidos tendem a girar mais cedo, em setembro, assim como as das montanhas rochosas centrais. Até o final de novembro, as árvores nas montanhas Smoky, Adirondacks e Appalachians terão as folhas do outono. No oeste, as árvores nas regiões montanhosas tendem a ser as mais recentes.
Vários fatores afetam as cores do outono, tornando alguns anos melhores ou piores para a visualização do que outros. As melhores cores do outono são devidas a uma primavera mais quente e chuvosa, ao bom clima durante o verão e a dias mais quentes e ensolarados de outono e a noites frias. Um show de outono mais decepcionante pode ser devido a uma primavera posterior, uma seca durante o verão e um período mais quente durante o outono.