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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La ragione della sua denominazione è molto semplice e chiara: quando si osserva il fenomeno da terra, si vede come l’arcobaleno, dal basso, presenti una fiamma colorata che brucia nel cielo e si ha la sensazione che in cielo si sprigionino delle fiamme colorate. Durante l’estate e a particolari latitudini è possibile individuare questi coloratissimi archi circumorizzontali.

Secondo la ricerca della scienza che si occupa di tali fenomeni, i raggi del sole che colpiscono i cirri, ossia le nuvole che si trovano a più di 6 mila metri di altezza, con un’inclinazione precisa di 58°, formano un alone e l’arco appare parallelo all’orizzonte. In seguito, i cristalli di ghiaccio esagonali delle nubi rifrangono la luce formando un prisma di enormi dimensioni.

Tra le prime testimonianze di questo fenomeno, una famosa foto scattata in Canada. In seguito, è stata la volta di Pilesgrove (New Jersey, USA), di Spoken Valley (Washington, USA) e di Dublin (Ohio, USA).

Inoltre a Londra, tra metà maggio e fine luglio, il Sole è abbastanza alto per 140 ore e a Los Angeles, invece, tra la fine di marzo e la fine di settembre, il Sole è superiore a 58 gradi per 670 ore, quindi è possibile riscontrare ed ammirare questo affascinante fenomeno di Madre Natura.

Ma a detta degli esperti, bisogna ricordare che gli “arcobaleni di fuoco”, non devono essere confusi con i comuni arcobaleni, dato che presentano colori molto più vivaci, grazie alla straordinaria interazione tra la luce ed i cristalli di ghiaccio, forme assolutamente differenti, capovolti rispetto i normali arcobaleni e sono molto più corti rispetto ai primi.

Non vanno nemmeno confusi con il fenomeno delle nubi iridescenti, che si vengono a formare solo in altocumuli o nubi lenticolari, quasi mai in cirri, anche se risultano avere una sembianza similare.

Le particelle energetiche cariche emesse dal Sole si muovono sotto forma di vento solare, giungono in prossimità della Terra dove vengono deviate dal campo magnetico terrestre per poi essere attratte dai Poli terrestri. Le particelle che colpiscono l’atmosfera attorno ai Poli formano una specie di anello, chiamato ovale aurorale e, interagendo con l’azoto e l’ossigeno emettono luce di varie lunghezze d’onda, principalmente di colore rosso, verde o azzurro, anche se le sfumature di colori possibili sono molteplici.

Le aurore sono visibili soltanto nelle fasce attorno ai Poli terrestri, occasionalmente anche in zone fino a 40° di latitudine, e sono più intense durante i periodi di intensa attività solare, cioè quando sono in corso tempeste magnetiche causate da una forte attività delle macchie solari.

Galileo Galilei, fu il primo a tentare un’analisi scientifica del fenomeno e, nel 1619, coniò il termine “aurora borealis” ispirandosi al nome della dea romana dell’alba.