Perché il cielo è blu e i tramonti sono rossi

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Il cielo appare blu durante il giorno, mentre l'alba e il tramonto spesso risplendono di rossi e arancioni. Questo fenomeno è dovuto principalmente al modo in cui la luce solare interagisce con l'atmosfera terrestre, un processo noto come scattering di Rayleigh [1].

Il cielo blu

La luce solare, che appare bianca ai nostri occhi, è in realtà composta da tutti i colori dell'arcobaleno, ognuno con una diversa lunghezza d'onda [2]. L'atmosfera terrestre contiene minuscole molecole di gas, principalmente azoto e ossigeno [1]. Quando la luce solare entra nell'atmosfera, queste minuscole molecole diffondono la luce in tutte le direzioni [2].

Lo scattering di Rayleigh stabilisce che le lunghezze d'onda più corte della luce siano diffuse in modo molto più efficiente rispetto alle lunghezze d'onda più lunghe [1]. La luce blu e violetta hanno le lunghezze d'onda più brevi nello spettro visibile, il che significa che sono diffuse molto più intensamente dalle molecole atmosferiche [3]. Poiché la luce blu è diffusa in tutto il cielo, essa rende il cielo blu ai nostri occhi www.nesdis.noaa.gov.

Sebbene la luce violetta abbia una lunghezza d'onda ancora più corta di quella blu e sia diffusa più intensamente, i nostri occhi sono più sensibili alla luce blu. Inoltre, parte della luce violetta viene assorbita nell'alta atmosfera, motivo per cui percepiamo il cielo come blu piuttosto che violetto [4].

Tramonti rossi

All'alba e al tramonto, il sole è basso sull'orizzonte, il che significa che la sua luce attraversa uno spessore molto maggiore dell'atmosfera terrestre per raggiungere i nostri occhi weather.metoffice.gov.uk. Lungo questo percorso più lungo, quasi tutta la luce blu e violetta viene dispersa, venendo di fatto filtrata www.nesdis.noaa.gov.

Ciò che rimane per viaggiare direttamente attraverso l'atmosfera fino ai nostri occhi sono i colori con lunghezze d'onda più lunghe: rosso, arancione e giallo. Questi colori sono diffusi in modo molto meno efficiente e possono penetrare lo strato atmosferico più spesso più direttamente, producendo i drammatici rossi e arancioni visibili durante l'alba e il tramonto weather.metoffice.gov.uk www.nesdis.noaa.gov.

Impatto di inquinamento e polvere

L'inquinamento atmosferico e la polvere possono alterare significativamente i colori dell'alba e del tramonto [2, 7]. Particelle come polvere, fumo e aerosol derivanti dall'inquinamento sono generalmente più grandi delle molecole di gas in un'atmosfera pulita. Anche queste particelle più grandi diffondono la luce e, se presenti in quantità moderate, possono potenziare la diffusione della luce blu, portando a tonalità rosse e arancioni ancora più vivide [2]. Tuttavia, quantità eccessive di particelle grandi o molto numerose possono diffondere tutte le lunghezze d'onda della luce indiscriminatamente, rendendo il cielo fosco o opaco [2].

Cieli su altri mondi

I pianeti senza un'atmosfera sostanziale, come la Luna, hanno un cielo nero anche durante il giorno perché non ci sono molecole che diffondano la luce solare [8]. Su Marte, il cielo è tipicamente color burro, marrone giallastro o arancione rossastro a causa della fine polvere pervasiva nella sua sottile atmosfera [8]. Questa polvere marziana, ricca di ossidi di ferro, assorbe la luce blu e diffonde più efficacemente la luce rossa e gialla. Curiosamente, l'alba e il tramonto marziani possono apparire bluastri intorno al sole perché la polvere diffonde la luce blu in avanti verso l'osservatore quando il sole è basso sull'orizzonte [8].