A atmosfera da Terra é composta de gases transparentes sem cor própria. Além disso, a luz do sol é uma luz branca , pois contém todas as cores do arco-íris.

Apesar disso, o céu está azul . A seguir veremos como esse fenômeno é explicado através do chamado efeito Tyndall e espalhamento de Rayleigh .

Luz solar e cores

As cores que vemos são a interpretação que nosso cérebro faz dos diferentes comprimentos de onda que compõem a luz visível e que afetam a retina de nossos olhos.

Especificamente, interpretamos os comprimentos de onda entre 450 e 495 nm como azul . Entre 450 e 475 nm é o próprio azul e entre 475 e 490 nm é ciano ou celestial.

A luz solar , definida como a radiação eletromagnética que começa a partir do sol diretamente um , tem uma muito maior alcance e cobre comprimentos de onda que vão desde o ultravioleta ao infravermelho através da inteira gama de luz visível ( luz branca ), que contém todas as cores do arco-íris.

Então, por que o céu parece azul?

O céu azul: efeito Tyndall e dispersão de Rayleigh

A dispersão atmosférica da luz do sol nos faz ver o céu azul.

Embora certas explicações errôneas ainda sejam muito populares, como que o céu parece azul devido ao reflexo dos oceanos, é bem conhecido que a cor azul do céu se deve à dispersão da luz solar que ocorre quando a radiação solar colide com o partículas atmosféricas .

Em 1859, John Tyndall descreveu como a luz era espalhada por partículas suspensas em um meio transparente, conhecido como efeito Tyndall . Por exemplo, quando raios de luz entram por uma janela e vemos a poeira que está em suspensão, cada partícula de poeira está espalhando a luz enviando raios em nossa direção que permitem ver as partículas.

Anos mais tarde, na década de 1870, John William Strutt Lord Rayleigh estudou o efeito Tyndall com mais detalhes e descobriu que mesmo partículas de tamanho atômico e molecular espalham radiação eletromagnética, incluindo a luz visível.

Especificamente, Rayleigh observou como essas partículas muito pequenas podem espalhar radiação com comprimentos de onda muito maiores do que o tamanho da própria partícula. Esse fenômeno, conhecido como espalhamento de Rayleigh , pode ser visto em sólidos e líquidos transparentes, mas é muito mais perceptível em gases.

A luz solar sofre espalhamento Rayleigh descrito ao encontro com gases da atmosfera , principalmente nitrogênio e oxigênio. Mas nem todos os comprimentos de onda são igualmente espalhados; comprimentos de onda mais curtos são espalhados com maior intensidade.

O violeta e o azul são comprimentos de onda mais curtos do espectro de luz visível e são os que mais sofrem o espalhamento de Rayleigh . Como a intensidade do violeta na luz do sol é menor que a do azul, e também parte do violeta é absorvida nas camadas superiores da atmosfera, a dispersão é principalmente luz azul.

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Ou seja, a luz que chega aos nossos olhos é a luz azul espalhada pela atmosfera e é por isso que vemos o céu dessa cor, consequência da combinação do efeito Tyndall e do espalhamento de Rayleigh.

Porcentagem de espalhamento Rayleigh por comprimento de onda

Quanto mais direto olhamos para o Sol, mais luz direta e menos dispersa nos atinge, então podemos ver o céu cada vez mais branco e claro à medida que olhamos mais diretamente para o sol.

Se olharmos para o lado oposto do Sol, o azul é mais pálido, pois a luz perdeu seu azul por dispersão sucessiva. No espaço sideral, onde não há partículas para espalhar a luz, a luz branca do Sol é vista e o “céu” (espaço) parece preto.

À medida que o Sol desce no horizonte, a luz que nos atinge viaja cada vez mais da atmosfera até chegar aos nossos olhos. Nessa rota mais longa, comprimentos de onda mais longos são dispersos a cada vez, primeiro azul, depois amarelo e assim por diante, até que apenas os comprimentos de onda mais longos, os do vermelho, nos alcancem. É por isso que vemos o céu laranja e vermelho ao pôr do sol .

A combinação desse vermelho com o azul disperso nas camadas superiores da atmosfera gera a gama de violetas que às vezes podemos ver após o pôr do sol, antes que esteja completamente escuro.

Outras partículas na atmosfera, como poeira, poluição ou vapor d’água, podem espalhar a luz de maneira diferente. Por exemplo, as nuvens, que são constituídas por cristais microscópicos de neve ou gotículas de água suspensas na atmosfera, dispersam completamente a luz visível, razão pela qual aparecem brancas.