Vi siete mai chiesti perché il cielo sia azzurro, il Sole giallo, e le loro tonalità cambino nel corso della giornata?
Società Astronomica dell’Osservatorio campo dei fiori di Varese ci spiega come queste colorazione siano possibili e come l’occhio umano le percepisce.
Tutto dipende dall’interazione tra la luce proveniente dal Sole e le particelle che compongono l’atmosfera terrestre.
Il Sole emette luce, ovvero onde elettromagnetiche, di varie lunghezze d’onda. Il nostro occhio è in grado di percepire solo la luce visibile, le lunghezze d’onda comprese tra circa 700 nm e 400 nm, cioè i colori compresi tra il rosso ed il viola.
L’atmosfera terrestre è formata principalmente dal 78% di azoto, 21% di ossigeno ed il restante 1% da argon e altri composti (anidride carbonica, acqua nei tre stati, polveri ecc).
La luce può essere assorbita o diffusa dalle particelle di gas e polvere dell’atmosfera in base alla dimensione della particella colpita e alla lunghezza d’onda della luce stessa.
A causa di un effetto chiamato “scattering Rayleigh”, visto che la dimensione delle particelle di gas è confrontabile con le lunghezze d’onda del visibile, la diffusione della luce dipende fortemente dalla lunghezza d’onda.
Quindi, questo significa che le lunghezze d’onda più piccole, ovvero le tonalità dell’azzurro, verranno diffuse in tutte le direzioni. Quelle più grandi, invece, che sono associate al giallo/arancione, non deviano la loro traiettoria e proseguono in linea retta.
Per questo il cielo ci appare azzurro e il sole giallo.
Tuttavia, attraversando la parte più bassa dell’atmosfera, la luce può collidere con le particelle di acqua (che formano le nuvole) e le polveri con dimensioni maggiori delle lunghezze d’onda del visibile.
In questo caso tutte le lunghezze d’onda vengono riflesse allo stesso modo, causando il colore biancastro delle nuvole (la luce bianca è la somma di tutte le lunghezze d’onda dal rosso al viola) o la classica tonalità grigia delle giornate nuvolose.
Lo stesso fenomeno determina i colori del cielo al tramonto.
Quando il Sole è basso sull’orizzonte la luce deve percorrere una maggior quantità di atmosfera, subendo molte più collisioni.
Le lunghezze d’onda che giungono fino a noi sono quelle del rosso, che vengono diffuse poco colorando di rosso il cielo in direzione del Sole. Con l’avanzare delle ore il Sole diventa sempre più rosso fino a scomparire, ed il cielo sempre più scuro fino a rivelare la luce proveniente dalle altre stelle, coperta durante il giorno da quella solare.
I colori del cielo sono determinati da come la luce interagisce con l’atmosfera.
Se andassimo nello spazio o su un satellite o pianeta privo di atmosfera (ad esempio la Luna), vedremmo in ogni istante il cielo nero ed il Sole bianco.
Rossella Anania,
Società Astronomica G.V. Schiaparelli
