Perché il cielo è blu?
Domanda all’apparenza banale, dai risvolti “cromatici”, perché il cielo è blu? Prima di rispondere, per prima cosa, andiamo a spiegare la composizione dei colori. La nostra percezione di un colore piuttosto che un altro è data dal diverso assorbimento di radiazioni elettromagnetiche delle varie lunghezze d’onda della luce (spettro visibile).
Approfondimento
I colori visibili dall’occhio umano
Lo spettro visibile comprende tutti i colori che l’occhio umano è in grado di percepire e cioè il rosso, l’arancio, il giallo, il verde, il blu, il viola. Un familiare fenomeno meteorologico che ci permette di vedere tutti i colori prodotti da un raggio di luce visibile di una precisa lunghezza d’onda è l’arcobaleno. Ad esso si aggiunge l’indaco, che altro non è che una sfumatura tra il blu ed il viola.
Studi sullo spettro visibile furono condotti da Isaac Newton nel suo trattato “Opticks” pubblicato nel 1704, e da Goethe nel saggio “Teoria dei colori” del 1810. La luce che ai nostri occhi appare bianca, è in realtà composta dai sette colori dello spettro. A prova di questo, Newton fece passare un raggio di luce attraverso un prisma di cristallo. Il raggio si scompose nei sette colori dello spettro visibile.
Assorbimento e riflessione
- un oggetto che “riflette“ tutte le onde luminose lo percepiamo di colore bianco (somma di tutti i colori);
- un oggetto che “assorbe“ tutte le onde, viene percepito dai nostri occhi come nero (assenza di colori);
- quando un oggetto assorbe tutte le onde tranne una, ha il colore corrispondente a quell’unica onda (ad esempio: un oggetto che non assorbe il verde, viene visto dai nostri occhi colore verde).
Quando la luce del Sole, attraversando l’atmosfera, raggiunge il nostro pianeta, la Terra, interagisce con le molecole che compongono l’atmosfera e viene diffusa. Ora, i raggi luminosi sono di colore bianco.
La luce, incontrando le molecole di cui è composta l’atmosfera, si comporta diversamente a seconda della sua lunghezza d’onda, e attraverso vari processi di riflessione ed assorbimento, viene filtrata in modo che alla superficie terrestre (e quindi ai nostri occhi) ne arriva solo una parte.
Diffusione
L’interazione con l’atmosfera causa un fenomeno chiamato appunto diffusione, in cui la luce, incontrando le molecole dell’atmosfera, cambia la sua traiettoria a seconda della sua lunghezza d’onda.
La luce blu viene diffusa e riflessa in tutte le direzioni, a differenza degli altri colori, in quanto la sua lunghezza d’onda è inferiore.
In sintesi il cielo è blu
In qualsiasi direzione si osservi il cielo, il colore blu arriva ai nostri occhi. E’ proprio questo il motivo per cui il cielo appare blu (o azzurro).
Quando il Sole si abbassa all’orizzonte tramontando, la luce solare deve attraversare una maggiore quantità di atmosfera.
Pertanto vengono diffuse anche onde più lunghe del blu.
La luce rossa, avendo una lunghezza d’onda maggiore, non subisce interferenze attraverso l’atmosfera. All’alba e al tramonto, i raggi del Sole basso all’orizzonte attraversano uno strato di atmosfera più grande; ciò a causa dell’inclinazione dei raggi. Questo causa la diffusione maggiore della luce rossa, modificando la colorazione del cielo, rendendolo rossastro.
Queste “dinamiche” di diffusione dei raggi solari attraverso l’atmosfera, non ci consentono di vedere le stelle di giorno. Il nostro satellite, la Luna, non ha atmosfera: è per questo che non creandosi la diffusione della luce, dalla Luna, anche di giorno, il cielo appare nero e il sole sempre bianco, sia all’alba che al tramonto.
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