Quando você observa o céu à noite, ele é negro, e as estrelas e a Lua formam pontos de luz naquele imenso fundo escuro. Então como é que, durante o dia, ele não continua negro e com o Sol aparecendo como mais um ponto de luz? Por que o céu fica azul claro e as estrelas desaparecem durante o dia?
Bem, a primeira coisa, a saber, é que o Sol é uma fonte de luz extremamente brilhante, já a Lua apenas reflete parte dessa luminosidade. A segunda é que os átomos de nitrogênio e oxigênio na atmosfera exercem um efeito sobre a luz solar que passa por eles.
O fenômeno ocorre por conta da maneira em que a luz proveniente do sol interage com a atmosfera.
Similar ao fenômeno do arco-íris, a dispersão do azul é causada pela quebra da luz branca pela atmosfera que age como um prisma.
Quando olhamos a cor de algo, é porque este “algo” refletiu (ou dispersou) a luz de uma determinada cor (freqüência) associada a um comprimento de onda. Uma folha verde, por exemplo, utiliza todas as cores para fazer a fotossíntese menos o verde, pois este é refletido.
A luz azul tem uma freqüência que é muito próximo da freqüência natural dos átomos, ao contrário da luz vermelha. Logo a luz azul troca energia por meio de ressonância com os elétrons das camadas atômicas das moléculas com muito mais facilidade que a vermelha. Isso provoca um ligeiro atraso na luz azul que é reemitida em todas as direções num processo chamado dispersão de Rayleigh.
A luz vermelha é transmitida e continua em sua direção original, quando olhamos para o céu é a luz azul que vemos porque é a que foi mais dispersada pelas moléculas em todas as direções.
Então porque não vemos o céu violeta se a luz violeta tem comprimento de onda menor que a luz azul, e, portanto dispersa-se mais? Porque não há suficiente luz ultravioleta. O sol produz muito mais luz azul que violeta.
Onde não há atmosfera (espaço interestelar), os raios do sol não sofrem dispersão, logo eles percorrem uma linha reta do sol até o observador.
Em Júpiter ocorre um processo semelhante ao da Terra e lá observa-se um céu azul também. Já em Marte o céu é rosado, lá a atmosfera é poluída pela presença de óxidos de ferro oriundos do solo. Se fosse limpa, ela também seria azul.
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