PORQUE O CÉU É AZUL ?

PORQUE O CÉU É AZUL ? O Pôr do Sol é Vermelho ? E as Nuvens são Brancas ?

A resposta está em como os raios solares interagem com a atmosfera.

Quando a luz passa através de um prisma, o espectro é quebrado num arco-íris de cores. Nossa atmosfera faz o mesmo papel, atuando como uma espécie de prisma onde os raios solares colidem com as moléculas e são responsáveis pelo dispersão do azul.

 

Quando olhamos a cor de algo, é porque este "algo" refletiu ou dispersou a luz de uma determinada cor associada a um comprimento de onda. Uma folha verde utiliza todas as cores para fazer a fotossíntese, menos o verde, porque esta foi refletida. Devido ao seu pequeno tamanho e estrutura, as minúsculas moléculas da atmosfera difundem melhor as ondas com pequenos comprimentos de onda, tais como o azul e violeta. As moléculas estão espalhadas através de toda a atmosfera, de modo que a luz azul dispersada chega aos nossos olhos com facilidade.

Luz azul é dispersada dez vezes mais que luz vermelha.
A luz azul tem uma frequência ( ciclos de onda por segundo ) que é muito próximo da frequência de ressonância dos átomos, ao contrário da luz vermelha. Logo a luz azul movimenta os elétrons nas camadas atômicas da molécula com muito mais facilidade que a vermelha. Isso provoca um ligeiro atraso na luz azul que é re-emitida em todas as direções num processo chamado dispersão de Rayleigh ( Físico inglês do século 19 ). A luz vermelha, que não é dispersa e sim transmitida, continua em sua direção original, mas quando olhamos para o céu é a luz azul que vemos porque é a que foi mais dispersada pelas moléculas em todas as direções.

Luz violeta tem comprimento de onda menor que luz azul, portanto dispersa-se mais na atmosfera que o azul. Porque então não vemos o céu violeta ? Porque não há suficiente luz ultravioleta. O sol produz muito mais luz azul que violeta.
Quando o céu está com cerração, névoa ou poluição, há partículas de tamanho grande que dispersam igualmente todos os comprimentos de ondas, logo o céu tende ao branco pela mistura de cores. Isso é mais comum na linha do horizonte.
No vácuo do espaço extraterrestre, onde não há atmosfera, os raios do sol não são dispersos, logo eles percorrem uma linha reta do sol até o observador. Devido a isso os astronautas vêem um céu negro.

Em Júpiter o céu também é azul porque ocorre o mesmo tipo de dispersão do azul na atmosfera do planeta como na Terra. Porém em Marte o céu é cor de rosa, ja que há excessiva partículas de poeira na atmosfera Marciana devido à presença de óxidos de ferro originários do solo. Se a atmosfera de Marte fosse limpa da poeira, ela seria azul, porém um azul mais escuro já que a atmosfera de Marte é muito mais rarefeita.

Porque o pôr do sol e a alvorada são vermelhos ?

Quando o sol está no horizonte, a luz leva um caminho muito maior através da atmosfera para chegar aos nossos olhos do que quando está sobre nossas cabeças. A luz azul nesse caminho foi toda dispersada , a atmosfera atua como um filtro , e muito pouca luz azul chega até você, enquanto que a luz vermelha que não é dispersada e sim transmitida alcança nossos olhos com facilidade. Nessa hora a luz branca está sem o azul.

Durante a dispersão da luz nas moléculas ocorre o fenômeno de interferência destrutiva em que a onda principal se subdivide em várias outras de menor intensidade e em todas direções, porém mantendo a energia total conservada. O efeito disto é que a luz azul do sol que vinha em linha reta passa a ir em todas as direções. Ao meio dia todas as direções estão próximas de nós mas no entardecer a dispersão leva para longe do nosso campo de visão o azul já que a luz solar percorre uma longa tangente na circunferência da terra até chegar aos nossos olhos.

Além disso, o vermelho e o laranja tornam-se muito mais vívidos no crepúsculo quando há poeira ou fumaça no ar, provocado por incêndios, tempestade de poeira e vulcões. Isso ocorre porque essas partículas maiores também provocam dispersão com a luz de comprimento de onda próximos, no caso o vermelho e laranja.

Porque as nuvens são brancas ?

Nas nuvens existem partículas ( gotas de água ) de tamanhos muito maiores que o comprimento de ondas da luz ocorrendo dispersão generalizada em todo o espectro visível e iguais quantidades de azul, verde e vermelho se juntam formando o branco.

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