Cerul este albastru pentru că moleculele de azot și de oxigen din aer împrăștie lumina albastră mult mai puternic decât pe cea roșie. Lumina Soarelui pare albă, dar conține toate culorile, iar fiecare culoare corespunde unei lungimi de undă. Fenomenul se numește împrăștiere Rayleigh și explică, deopotrivă, albastrul de la amiază și roșul de la apus.
Ce este împrăștierea luminii în atmosferă?
Împrăștierea luminii înseamnă devierea razelor în toate direcțiile atunci când întâlnesc particule mult mai mici decât lungimea lor de undă, cum sunt moleculele de gaz din aer. Intensitatea acestei devieri crește foarte repede pe măsură ce lungimea de undă scade: o rază de două ori mai scurtă este împrăștiată de aproximativ 16 ori mai mult.
Prin urmare, lumina albastră și cea violetă sunt „risipite” pe toată bolta, în timp ce lumina roșie și cea galbenă trec mai mult în linie dreaptă. Când privirea se îndreaptă spre o zonă a cerului departe de Soare, ochiul primește tocmai lumina împrăștiată, adică predominant albastră.
Cât de mult diferă împrăștierea între culori?
Diferențele sunt mari, iar tabelul de mai jos le arată orientativ, raportate la lumina roșie de aproximativ 700 de nanometri.
| Culoare | Lungime de undă aproximativă | Împrăștiere față de roșu |
|---|---|---|
| Violet | 400 nm | de circa 9 ori mai mare |
| Albastru | 450 nm | de circa 6 ori mai mare |
| Verde | 530 nm | de circa 3 ori mai mare |
| Galben | 580 nm | de circa 2 ori mai mare |
| Roșu | 700 nm | valoarea de referință |
De ce cerul nu este violet, dacă violetul se împrăștie cel mai mult?
Cerul nu pare violet din trei motive care se adună: Soarele emite mai puțină lumină violetă decât albastră, o parte din violet este absorbită sus, în atmosferă, iar ochiul uman este mult mai puțin sensibil la această culoare. Creierul combină amestecul primit și îl percepe ca albastru deschis. Felul în care aceeași nuanță arată diferit în funcție de lumină și de ce se află în jur este descris și în experiența povestită despre culorile și materialele care par să se schimbe după iluminare.
De ce apusul și răsăritul sunt roșii sau portocalii?
La apus și la răsărit, lumina Soarelui străbate un strat de aer de zeci de ori mai gros decât la amiază, iar pe acest drum lung aproape tot albastrul este împrăștiat lateral înainte să ajungă la ochi. Rămân culorile cu lungime de undă mare: galbenul, portocaliul și roșul.
Intensitatea apusului depinde de ce se află în aer:
- Aer curat și uscat: culori limpezi, galben-portocalii, cu tranziție clară spre albastru închis.
- Praf fin sau particule de la erupții vulcanice: roșuri și purpurii mai intense, uneori timp de luni după erupțiile mari.
- Ceață sau poluare densă: Soare palid, cer albicios, culori stinse.
- Nori înalți în vest: reflectă lumina roșie și prelungesc spectacolul după ce Soarele a coborât sub orizont.
De ce norii sunt albi, iar cei de ploaie sunt gri?
Norii sunt albi pentru că picăturile de apă și cristalele de gheață sunt mult mai mari decât moleculele de aer și împrăștie toate culorile aproape în mod egal, ceea ce ochiul percepe ca alb. Un nor gros, încărcat cu apă, lasă să treacă foarte puțină lumină prin partea lui de jos, de aceea baza lui apare gri sau aproape neagră, deși materialul din care este făcut este același.
Cum arată cerul la altitudine sau pe alte planete?
La altitudine mare, cerul devine de un albastru tot mai închis, pentru că deasupra observatorului rămâne mai puțin aer care să împrăștie lumina. Pe Lună, unde nu există atmosferă, cerul este negru chiar și ziua. Pe Marte, praful fin de culoarea ruginii colorează cerul zilei în nuanțe gălbui-roșiatice, iar apusurile au un halou albăstrui în jurul Soarelui, opusul situației de pe Pământ.
Ce se poate observa practic despre culoarea cerului?
Câteva observații simple confirmă explicația fără niciun instrument special:
- Cerul este de un albastru mai intens departe de Soare și mai pal aproape de orizont, unde lumina trece prin mai mult aer.
- Ochelarii de soare polarizați întunecă cerul mai ales în direcția aflată la unghi drept față de Soare, deoarece lumina împrăștiată este parțial polarizată.
- În fotografii, lumina dură de la amiază aplatizează culorile, iar cea joasă le încălzește; diferența este explicată și în ghidul despre fotografiile arse sau plate făcute în plin soare.
- Iarna, aerul rece și uscat dă adesea un albastru mai curat, iar apusurile timpurii sunt ușor de urmărit; liniștea acestor seri este descrisă în textul despre cerul, căldura și cartea de la final de decembrie.
Privirea directă spre Soare rămâne periculoasă pentru ochi la orice oră, chiar și atunci când discul pare slab, aproape de orizont.
