Perché il cielo è blu - è molto difficile trovare la risposta a una domanda così semplice. La migliore soluzione al problema fu proposta circa 100 anni fa dal fisico inglese Lord John Rayleigh.
Ma ricominciamo. Quindi il colore del cielo dovrebbe essere lo stesso, ma è ancora blu. Cosa succede alla luce bianca nell'atmosfera terrestre?
Il colore del sole
Il vero colore dei raggi del sole è bianco. La luce bianca è una miscela di raggi colorati. Usando un prisma, possiamo creare un arcobaleno. Il prisma divide un raggio bianco in strisce colorate: rosso, arancione, giallo, verde, blu, blu e viola. Unendo insieme, questi raggi formano nuovamente luce bianca. Si può presumere che la luce solare prima si divida in componenti colorati. Quindi succede qualcosa e solo i raggi blu raggiungono la superficie terrestre.
Ipotesi avanzate in tempi diversi
Ci sono diverse possibili spiegazioni. L'aria che circonda la Terra è una miscela di gas: azoto, ossigeno, argon e altri. Nell'atmosfera ci sono ancora vapore acqueo e cristalli di ghiaccio. Polvere e altre piccole particelle sono sospese nell'aria. Nell'atmosfera superiore è presente uno strato di ozono. Potrebbe essere questa la ragione?
Alcuni scienziati credevano che le molecole di ozono e acqua assorbissero i raggi rossi e trasmettessero quelli blu. Ma si è scoperto che semplicemente non c'era abbastanza ozono e acqua nell'atmosfera per rendere il cielo blu.
Nel 1869, l'inglese John Tyndall suggerì che polvere e altre particelle disperdessero la luce.La luce blu viene dispersa al minimo e passa attraverso gli strati di tali particelle, raggiungendo la superficie della Terra. Nel suo laboratorio, ha creato un modello di smog e lo ha illuminato con un raggio bianco brillante. Lo smog divenne di un blu intenso.
Tyndall decise che se l'aria fosse stata assolutamente pulita, nulla avrebbe disperso la luce e avremmo potuto ammirare il cielo bianco brillante. Anche Lord Rayleigh ha sostenuto questa idea, ma non per molto. Nel 1899 pubblicò la sua spiegazione: è l'aria, non la polvere o il fumo, che colora l'azzurro del cielo.
La relazione di colore e lunghezza d'onda
Parte dei raggi del sole passa tra le molecole di gas, senza scontrarsi con esse e senza cambiamenti raggiunge la superficie della Terra. L'altro, la maggior parte, è assorbito dalle molecole di gas. Quando i fotoni vengono assorbiti, le molecole vengono eccitate, cioè caricate di energia, e quindi emettono di nuovo sotto forma di fotoni. Questi fotoni secondari hanno lunghezze d'onda diverse e possono essere di qualsiasi colore, dal rosso al viola.
Si disperdono in tutte le direzioni: verso la Terra, verso il Sole e verso i lati. Lord Rayleigh ha suggerito che il colore del raggio emesso dipende dalla predominanza dei quanti di un colore o di un altro nel raggio. In una collisione di una molecola di gas con fotoni di luce solare, un quanto di rosso ha otto quanti di blu.
Qual'è il risultato? La luce blu intensa si riversa letteralmente su di noi da tutti i lati da miliardi di molecole di gas atmosferici. Fotoni di altri colori si mescolano con questa luce, quindi non ha un tono blu puro.
Perché il cielo è blu - la risposta
Prima di raggiungere la superficie della terra, dove le persone possono contemplarla, la luce del sole deve passare attraverso l'intero guscio d'aria del pianeta. La luce ha un ampio spettro, in cui spiccano ancora i colori di base, le sfumature dell'arcobaleno. Da questo spettro, il rosso ha l'onda luminosa più lunga, mentre il viola ha l'onda più corta. Al tramonto, il disco solare arrossisce rapidamente e si avvicina sempre più all'orizzonte.
In questo caso, la luce deve superare uno spessore sempre crescente di aria e parte delle onde viene persa. La prima viola scompare, poi il blu, il ciano. Le onde rosse più lunghe continuano a penetrare fino alla superficie della Terra fino all'ultimo, e quindi il disco solare e l'alone attorno ad esso fino agli ultimi momenti hanno tonalità rossastre.
Cosa cambia di sera?
Più vicino al tramonto, il sole si precipita verso l'orizzonte, più in basso cade, più la sera si avvicina. In tali momenti, lo strato atmosferico che separa la luce solare originale dalla superficie terrestre inizia ad aumentare bruscamente a causa dell'angolo di inclinazione. Ad un certo punto, lo strato di ispessimento cessa di trasmettere altre onde luminose oltre a quelle rosse, e in questo momento il cielo diventa di questo colore. Il blu non è più presente; viene assorbito mentre attraversa l'atmosfera.
Fatto interessante: al tramonto, il sole e il cielo attraversano tutta una gamma di sfumature - quando l'una o l'altra smette di attraversare l'atmosfera. Lo stesso si può osservare al momento dell'alba, le cause di entrambi i fenomeni sono le stesse.
Cosa succede quando sorge il sole?
All'alba, i raggi del sole attraversano lo stesso processo, ma in ordine inverso. Cioè, prima i primi raggi attraversano l'atmosfera con un angolo forte, solo lo spettro rosso raggiunge la superficie. Pertanto, l'alba inizialmente schizza in rosso. Quindi, quando l'alba e l'angolazione cambiano, iniziano a passare onde di altri colori: il cielo diventa arancione e diventa abitualmente blu. Si osserva un blu intenso di mezza giornata del cielo, e poi, la sera, inizia di nuovo a diventare violaceo. Su un lato del cielo, lontano dal sole, si osserva una tonalità blu-nera, ma più si avvicina al sole al tramonto, più tonalità rosse possono essere viste vicino all'orizzonte fino a quando il sole scompare completamente.
Tali fenomeni cromatici sono osservati ovunque. Il sole diventa rosso, così come le aree del cielo vicine ad esso, sia all'equatore che ai poli. Questo fenomeno può essere visto in tutto il pianeta. A volte i tramonti o le albe hanno toni rossi più saturi, ciò è dovuto allo stato dell'atmosfera, alla presenza di aerosol o sospensioni in esso. In altri casi, il colore non è così pronunciato, più moderato. Ci sono segni popolari che ti consentono di determinare il clima il giorno successivo dalle ombre del tramonto: le persone hanno imparato ad analizzare i colori e prevedere da loro lo stato dell'atmosfera con maggiore o minore precisione.
Pertanto, il colore rosso del tramonto è dovuto al fatto che a grande angolo attraverso l'atmosfera, solo i colori rossi dello spettro solare sfondano, avendo la lunghezza d'onda più lunga. Il colore rosso delle albe è associato allo stesso fattore.Il resto della giornata, il cielo è blu, poiché questa ombra è in grado di annegare l'altro spettro, avendo la più grande capacità di disperdersi.