Perché il cielo è blu (e rosso al tramonto)? La spiegazione semplice
La luce del Sole è bianca, eppure il cielo ci appare azzurro di giorno e infuocato al tramonto. Il merito è dell'aria e di un fenomeno chiamato diffusione di Rayleigh.
Perché il cielo è blu? È una delle domande che i bambini fanno più spesso, e la risposta è più affascinante di quanto sembri. La luce del Sole ci appare bianca, ma in realtà è un insieme di tutti i colori. Quando attraversa l’atmosfera, l’aria “sceglie” alcuni colori più di altri e li sparpaglia in ogni direzione. Il blu è quello che vince.
La luce del Sole contiene tutti i colori
La luce è una radiazione che viaggia sotto forma di onde. Ogni colore corrisponde a una diversa lunghezza d’onda: il rosso ha onde lunghe, il blu e il violetto onde più corte. Messi insieme, tutti i colori formano la luce bianca, come si vede quando un prisma o un arcobaleno li separano di nuovo.
Perché il cielo è blu: la diffusione di Rayleigh
L’atmosfera è fatta soprattutto di molecole di azoto e ossigeno, molto più piccole della lunghezza d’onda della luce. Quando la luce del Sole le colpisce, queste molecole assorbono un po’ di energia e la riemettono in tutte le direzioni. Il fenomeno si chiama diffusione di Rayleigh, dal nome del fisico britannico che lo descrisse nell’Ottocento.
Il punto chiave è che le onde corte vengono diffuse molto più di quelle lunghe. Così, mentre il rosso e il giallo proseguono quasi dritti, la luce blu viene rimbalzata di molecola in molecola in tutto il cielo. Ovunque alziamo lo sguardo, ci arriva una parte di quella luce blu diffusa: per questo il cielo intero ci appare azzurro.
E allora perché non è viola?
Il violetto ha onde ancora più corte del blu e in teoria viene diffuso ancora di più. Ma ci sono due motivi per cui non vediamo un cielo viola. Il primo è che una parte della luce violetta viene assorbita negli strati alti dell’atmosfera. Il secondo dipende da noi: i nostri occhi sono molto più sensibili al blu che al violetto. Il risultato finale, per il nostro cervello, è un bell’azzurro.
Perché il cielo è più chiaro vicino all’orizzonte?
Guardando verso l’orizzonte, la luce che ci arriva ha attraversato molta più aria rispetto a quando guardiamo in alto. Più strada percorre, più volte viene diffusa e mescolata, fino a perdere parte del suo colore: per questo il cielo vicino all’orizzonte appare di un azzurro pallido, quasi biancastro.
Perché il tramonto è rosso?
All’alba e al tramonto il Sole è basso e la sua luce deve attraversare uno strato di atmosfera molto più spesso. Lungo questo percorso il blu viene diffuso via quasi tutto prima di arrivare ai nostri occhi. Restano soprattutto i colori a onda lunga, l’arancione e il rosso, che colorano il cielo e le nuvole.
L’intensità dei colori dipende anche dall’umidità e da quanto è alto il Sole sull’orizzonte. C’è perfino un vecchio proverbio, “rosso di sera, bel tempo si spera”, che ha una base fisica: alle nostre latitudini il tempo arriva spesso da ovest, e un tramonto rosso indica aria secca in quella direzione. Non è però una regola infallibile.
E sugli altri pianeti?
Il colore del cielo dipende da cosa c’è nell’atmosfera. Sulla Luna, che non ha atmosfera, il cielo è sempre nero, anche di giorno. Su Marte l’atmosfera è sottile, fatta soprattutto di anidride carbonica e piena di polvere fine: il risultato è un cielo dai toni arancio-rossastri.
Un fenomeno che vediamo ogni giorno
La prossima volta che alzi gli occhi in una giornata limpida, saprai che quel colore è il risultato di miliardi di piccoli “rimbalzi” della luce sulle molecole dell’aria. E se ti piacciono i fenomeni del cielo, sul sito trovi anche come accorgersi in tempo dell’aurora boreale in Italia e la spiegazione di perché il mare è salato.
