Ti sei mai chiesto perché il cielo è blu e non verde o rosso? Comprendere questo fenomeno naturale non solo soddisfa la nostra curiosità ma ci aiuta anche a comprendere i principi base della fisica e delle scienze atmosferiche. In questo articolo esploreremo le ragioni scientifiche alla base di questo fenomeno e come influisce sulla nostra vita quotidiana.
I primi scienziati che si occuparono della questione del perché il cielo è blu furono i fisici inglesi John Tyndall e Lord Rayleigh. Tyndall scoprì nel 19° secolo che la luce che passa attraverso liquidi con particelle microscopiche disperde la luce blu più di quella rossa. Lord Rayleigh in seguito fornì una descrizione matematica dettagliata di questo fenomeno, ora noto come diffusione di Rayleigh.
Indice
Perchè il cielo è blu?
Perché il cielo sopra di noi sembra blu? Per comprendere questo fenomeno, dobbiamo scavare sotto la superficie e indagare la natura della luce e dell’atmosfera terrestre.
Diffusione della luce: uno dei fattori chiave che influenzano il colore del cielo è un fenomeno noto come diffusione della luce. Quando la luce solare attraversa l’atmosfera terrestre, le molecole dei gas atmosferici, come l’ossigeno e l’azoto, diffondono la luce in diverse lunghezze d’onda. Ogni colore ha la propria lunghezza d’onda corrispondente. La luce blu ha lunghezze d’onda più corte rispetto agli altri colori dello spettro, quindi è più diffusa della luce rossa e gialla.
Diffusione di Rayleigh: questo fenomeno, che prende il nome dal fisico inglese Lord Rayleigh, descrive la diffusione della luce quando le particelle di diffusione (in questo caso le molecole dei gas atmosferici) sono significativamente più piccole della lunghezza d’onda della luce. Lo scattering di Rayleigh preferisce diffondere la luce blu con un angolo di 90 gradi rispetto alla direzione dei raggi del sole, il che contribuisce al colore blu del cielo.
Il viaggio della luce attraverso l’atmosfera: durante il giorno, il Sole è sopra di noi, quindi la luce viaggia attraverso gran parte dell’atmosfera prima di raggiungerci. Il viaggio più lungo della luce attraverso l’atmosfera può aumentare l’effetto di dispersione della luce blu, che spiega l’intenso colore blu del cielo durante il giorno.
Cambiamenti nel colore del cielo: durante l’alba e il tramonto, l’angolo con cui la luce attraversa l’atmosfera cambia. Durante questi cambiamenti, la luce blu viene diffusa meno, mentre la luce rossa e arancione risalta di più, il che spiega le sfumature di colore che vediamo nel cielo in questi periodi di tempo.
Allora perché il cielo è azzurro?
Il cielo è blu a causa del complesso fenomeno della diffusione della luce nell’atmosfera terrestre. Questo fenomeno naturale, noto come diffusione di Rayleigh, spiega perché la luce blu domina il cielo durante il giorno. Comprendere questo processo non solo ci fornisce informazioni sulla natura della luce e dell’atmosfera, ma ci aiuta anche a comprendere meglio il mondo che ci circonda.
Cose interessanti
Anche se può non sembrare ovvio, il Sole si trova in realtà a circa 149,6 milioni di chilometri dalla Terra. Questa grande distanza gioca un ruolo chiave nel modo in cui la luce viaggia attraverso l’atmosfera e nel modo in cui percepiamo i colori del cielo.
Oltre alla diffusione di Rayleigh, anche fenomeni atmosferici come nuvole, polvere e aerosol possono influenzare il colore del cielo. Ad esempio, il fumo degli incendi o la cenere vulcanica possono causare una tinta rossastra al cielo.
Su altri pianeti il colore del cielo può essere diverso a causa della diversa composizione dell’atmosfera. Ad esempio, il cielo di Marte appare spesso rossastro a causa della grande quantità di polvere nell’atmosfera che disperde la luce rossa.
Le aurore, spettacolari fenomeni luminosi ai poli terrestri, si verificano quando le particelle cariche del vento solare colpiscono la magnetosfera terrestre, creando effetti di luce di diversi colori.
Chi è Lord Rayleigh?
Lord Rayleigh, il cui nome completo è John William Strutt, terzo barone Rayleigh, era un fisico inglese che visse dal 1842 al 1919. Fu uno dei principali scienziati del suo tempo e contribuì a vari campi della fisica, tra cui l’ottica, la meccanica, la termodinamica e l’elettromagnetismo. Rayleigh ricevette il Premio Nobel per la fisica nel 1904 “per lo studio sulla densità e diffusione del gas e per la scoperta dell’argon nell’atmosfera”.
Il suo nome è spesso associato allo scattering di Rayleigh, il fenomeno che spiega perché il cielo è blu. Rayleigh descrisse per la prima volta questo fenomeno nel 1871 nel suo articolo “Sulla luce del cielo, la sua polarizzazione e colore”, dove spiegò in dettaglio come la luce si disperde quando passa attraverso particelle di gas atmosferici, come ossigeno e azoto. Questo lavoro ha avuto un impatto significativo sulla comprensione dei fenomeni ottici nell’atmosfera e ha illuminato molti aspetti della natura della luce.
Bibliografia
- Bohren, Craig F. “How can the sky be blue?.” American Scientist 73.2 (1985): 166-178.
- Lynch, David K., and William Livingston. Color and Light in Nature. Cambridge University Press, 2001.
- Rayleigh, Lord. “On the light from the sky, its polarization and color.” Philosophical Magazine 41.269 (1871): 107-120.