Dispersão da Luz e as Cores do Céu

Por que o céu é azul?

Se até mesmo a banda “Legião Urbana” já cantou “Me diz por que o céu azul” em uma de suas músicas mais famosas, você também já não se perguntou por que a cor do céu, geralmente, é essa? E mais, você também não se questionou sobre as várias colorações que o céu pode apresenta?

Este artigo tem o objetivo de tentar lhe explicar isso, então vamos lá:

A física pode explicar tudo

As cores que embelezam o céu durante o nascer e o por do sol, por exemplo, ocorrem em virtude de um acontecimento óptico que podemos denominar dispersão. A dispersão, nada mais é do que um tipo de fenômeno que ocasiona a divisão, ou separação de uma onda em diversos outros “componentes espectrais”, os quais são diferentes entre si justamente por apresentar frequências distintas.

Devido à dependência da velocidade da onda aliada a frequência, a partir do momento em que mudamos uma densidade do meio, ondas de diversas frequências tomam muitos ângulos ao serem refratadas.

Lembra da famosa capa do CD de Pink Floyd “The dark side of the moon”? É mais ou menos aquilo. Hey! Mas este artigo é sobre física, ou música? Deixa pra lá, continuando.

Com o céu acontece o seguinte: a partir do momento em que os raios solares passam pela atmosfera uma parte destes raios se espalha em diversas direções, mas durante este fenômeno não podemos deixar de lado partículas como as de Oxigênio, Nitrogênio e Dióxido de Carbono, as quais estão presentes na atmosfera e também contribuem para a coloração do céu.

De acordo com este fenômeno assim que o sol nasce, ou, se põe os raios que emanam dele encontraram maior dificuldade para atravessar a atmosfera, afinal encontrarão mais obstáculos. É por esse motivo que o horizonte algumas vezes acaba ficando “avermelhado”, ou mesmo, “alaranjado” no fim da tarde, pois, as ondas “mais longas” acabam por bater e desviar-se, assim acabam tornando-se avermelhadas, ou mesmo, alaranjadas no horizonte, contudo o restante do céu ainda continua azul.

Mas, você sabe por que o céu fica todo preto a noite? Basicamente a noite há o que podemos chamar de “ausência de luz”, sendo assim, nenhuma cor chega ao céu, por isso não conseguimos ver nada além da escuridão, isso tudo acontece porque o Sol já está baixo no horizonte.

Luz branca e a dispersão

Quando a luz branca incidir sobre um tipo de superfície ela é separada em uma espécie de “leque de cores”, a este fenômeno podemos denominar dispersão da luz. Podemos dizer que ele ocorre devido a diferença de incidência de refração, e também, de velocidade de propagação deste feixe de luz.

Tome como exemplo o desenho da capa do CD de Pink Floyd que já mencionamos neste artigo. No momento em que a luz passa pelo prisma de vidro a velocidade desta muda, tornando-se menor do que quando estava no ar.

Mas não precisamos ir tão longe para visualizar isso, afinal, quando surge um arco-íris no céu é devido a este mesmo fenômeno: após chover, pequenas gotas de água estão suspensas no ar, logo, quando a luz incide, ou, atravessa tais gotas de água a luz – proveniente do Sol – que era branca sofre com os fenômenos de refração e dispersão, o que acaba por originar o arco-íris colorido tal qual o conhecemos.

Para relembrar: na física óptica a dispersão de luz é definida como a separação da luz em outros muitos componentes espectrais. Tal fenômeno é resultado dos índices de refração que separa os meios.

Curiosidades

Até agora falamos das cores e acontecimentos de luz que ocorrem com o céu, mas, você já se perguntou o porquê de as nuvens serem brancas? Nas nuvens ocorre um fenômeno de dispersão de luz generalizada – é chamada assim porque acontece em todo espectro descrito como “visível” – quantidades de luz verde, azul e vermelho tornam difícil a dispersão da luz branca, por isso, é essa a cor que toma conta das nuvens.

As cores padrão descritas podem ser explicadas pelo fenômeno de dispersão de luz como já vimos. Devido as moléculas presentes no ar terem um diâmetro muito mais inferior se comparadas ao comprimento ocorre um fato denominado “Rayleigh”. Tal fenômeno favorece extensamente as ondas de menor comprimento, como por exemplo, a zona azul do espectro. Por isso, pode-se afirmar que luz que vem da atmosfera é rica em azul, enquanto que a que nos chega do disco solar é empobrecida desta cor.

Cabe lembrar que as cores no céu mudam constantemente, e, tudo isso ocorre em razão de fenômenos ópticos, portanto, sem a luz não existiria nenhuma dessas colorações. Além disso, cabe lembrar que elementos como poeira, mesmo oxigênio ou hidrogênio podem ter grande influência sobre as cores que vemos no céu durante todo o dia.