terça-feira, 4 de junho de 2019

Porque é que o céu é azul?

     A cor azul do céu está relacionada com a luz que chega do Sol, que é branca.
     A luz branca é uma mistura de todas as cores de luz visível, desde o vermelho (a cor com menos energia, maior comprimento de onda e menor frequência) até ao violeta (a luz de cor com mais energia, menor comprimento de onda e maior frequência). O olho pode ver essa gama de frequências porque, como esta não é mais do que energia que o Sol emite, evoluiu adaptando-se em maior medida para captar estas frequências.
     A cor do céu tem a ver com a atmosfera da Terra. De facto, a luz branca chega à atmosfera vinda do Sol (desloca-se tão depressa, que demora apenas 8 minutos e 30 segundos; quer isto dizer que, se o astro-rei se apagasse subitamente, demoraríamos esse tempo a aperceber-nos disso). É precisamente na atmosfera que sofre a chamada Dispersão de Rayleigh (em honra de lorde Rayleigh, o físico britânico que a descobriu e que estudou o fenómeno por volta de 1870). Esta dispersão ocorre quando a radiação é disseminada por partículas muito mais pequenas do que o comprimento de onda.
     A Dispersão de Rayleigh, o desvio do percurso da luz em linha reta, é inversamente proporcional à quarta potência do seu comprimento de onda. Isto quer dizer que, quanto maior for o comprimento de onda, menos se dispersará (daí ser «inversamente proporcional»).
     A luz vermelha dispersa-se pouco (o comprimento de onda é comprido), enquanto a azul se dispersa muito (o comprimento de onda é curto); a diferença entre as dispersões de ambas é muito grande. A luz vermelha entra no ar e mantém um percurso em linha reta, por isso vemos os tons avermelhados em torno do Sol por altura do crepúsculo. Já a luz azul dispersa-se e começa a ressaltar por toda a atmosfera, tingindo tudo de azul. Para onde quer que olhemos no céu, há um raio de luz azul que vem direto aos nossos olhos. Além disso, dado que a luz azul se dispersa, vemos o Sol com um tom amarelado. No entanto, fora da atmosfera, vê-se o Sol totalmente branco em contraste com o fundo totalmente negro do espaço. Deste modo, caso não existisse atmosfera, da Terra veríamos o céu preto.
     Por outro lado, a luz dispersa-se porque, além de ser uma onda, é uma partícula, devido à dualidade onda-partícula. A partícula da luz chama-se fotão e foi descoberta por Einstein nos seus estudos sobre a natureza do efeito fotoelétrico (que lhe valeram o Prémio Nobel) - o efeito que permite que, nos centros comerciais, as portas se abram sozinhas na nossa presença e que as placas fotovoltaicas gerem eletricidade. Se considerarmos a luz como um molho de fotões de diferentes energias que incidem na atmosfera, podemos imaginar o impacto que esses fotões têm contra os grãos de poeira e as gotas de água que flutuam no ar e que se desviam do seu caminho. Uma vez que os fotões azuis têm muita energia, ressaltam por toda a atmosfera como se fossem bolas numa máquina do Euromilhões, fazendo com que o céu seja azul e não verde, nem violeta, etc.
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