Porque é que o céu é azul?

Esta é uma pergunta que provavelmente já todos fizemos, nem que tenha sido a nós próprios. Porque é que de noite não vemos um céu azul, pelo contrário este parece ser transparente permitindo nas noites de céu limpo uma magnífica visão duma parte da Via Láctea?

A resposta é hoje simples, em grande medida devido aos avanços da física dos séculos XIX e XX. Antes disso deve ter sido um enorme mistério!

A primeira pessoa a tentar dar uma resposta coerente e bem fundamentada foi o físico britânico John Tyndall, em meados do século XIX. Este defendeu que a cor azul do céu podia ser causada pelo modo como pequenas partículas de pó ou gotículas de água podiam reflectir a luz azul da luz branca do Sol, que por ter comprimentos de onda curtos dispersava-se em todas as direcções do céu enquanto que a luz laranja e vermelha, que tem comprimentos de onda maior, podia atravessar o céu sendo relativamente pouco afectada.

Outros cientistas posteriormente compreenderam que a dispersão tem de ser feita pelas próprias moléculas do ar, mas é preciso lembrar que no tempo de Tyndall os cientistas ainda nem sabiam se as moléculas realmente existiam.

Foi só em 1910 que Einstein publicou um artigo onde apresentava os cálculos que provavam que a cor azul do céu é produzida pela luz dispersa pelas moléculas do próprio ar (oxigénio e azoto).

O espectro visível

A luz branca do Sol é na realidade uma mistura de todas as cores do arco-íris. Este facto foi demonstrado por Isaac Newton, que usou um prisma de vidro para separar as diferentes cores que formam o conhecido espectro de luz visível. As diferentes cores de luz são caracterizados pelo seu comprimento de onda. A parte visível do espectro estende-se desde o vermelho, com um comprimento de onda de cerca de 720 nm (nanómetros) até ao violeta, com cerca de 380 nm, com o laranja, amarelo, verde, azul e ingido pelo meio.

Um pequeno paradoxo?

Então se as moléculas presentes no ar dispersam mais a luz com comprimentos de onda mais curtos, porque é que o céu não é violeta em vês de azul?

A resposta tem duas partes. A primeira é que grande parte da luz violeta é absorvida na alta atmosfera, pelo que nos chega muito pouca luz neste comprimento de onda. A segunda parte da resolução deste aparente paradoxo está na forma como os nossos olhos trabalham. A retina localizada nos nossos olhos tem três tipos de receptores, denominados de vermelho, azul e verde. Estes são mais sensíveis à luz correspondente a estes comprimentos de onda. Deste modo os nossos olhos quase não conseguem detectar a luz violenta e como resultado vemos o céu azul.

E então o pôr-do-sol?

Quando vemos o pôr-do-sol os raios de luz estão quase "paralelos" à atmosfera, atravessando-a ao longo de uma distância maior. Deste modo quando a luz chega aos nossos olhos praticamente todo o azul já foi disperso, restando o amarelo, laranja e vermelho. O pôr-do-sol é tipicamente amarelo, sendo que quando o ar está poluído este nos parece mais avermelhado. A bonita cor laranja, característica do por-do-sol sobre o mar, tem em grande parte a ver com a dispersão causada pelas de partículas sal.

Bibliografia:

Einstein. John Gribbin e Michael White 2004. Publicações Europa-América.

Wikipédia

Página de Philip Gibbs, 1997