De ce este cerul albastru (și de ce devine roșu la apus)

Te-ai uitat vreodată în sus într-o zi senină și te-ai întrebat de ce, mai exact, cerul e albastru și nu verde, galben sau de altă culoare? Răspunsul scurt: lumina Soarelui pare albă, dar conține toate culorile, iar când intră în atmosferă, aerul împrăștie lumina albastră mult mai puternic decât pe celelalte. Albastrul ajunge la ochii noștri din toate direcțiile, așa că tot cerul pare albastru.

Pe scurt

• Lumina solară e un amestec de toate culorile, fiecare cu lungimea ei de undă.
• Moleculele de aer împrăștie undele scurte (albastru) mult mai mult decât pe cele lungi (roșu). Fenomenul se numește împrăștierea Rayleigh.
• Nu vedem cerul violet, deși violetul s-ar împrăștia și mai tare, din cauza felului în care emite Soarele și a felului în care vede ochiul nostru.
• La apus, lumina trece prin mult mai mult aer, albastrul „se pierde” pe drum și rămân nuanțele calde: portocaliu și roșu.

Cum se descompune lumina Soarelui

Deși o numim „lumină albă”, lumina Soarelui e de fapt un amestec al tuturor culorilor curcubeului, de la roșu la violet. Fiecare culoare e o undă cu o anumită lungime: roșul are unde lungi, albastrul și violetul au unde scurte. Cât timp lumina merge nestingherită, le vedem amestecate, adică albe.

Lucrurile se schimbă când lumina intră în atmosferă și se lovește de miliardele de molecule de gaz din aer. Acolo, culorile o iau pe drumuri diferite, și fix de aici pornește toată povestea.

Împrăștierea Rayleigh, pe înțelesul tuturor

Moleculele de aer (azot și oxigen) sunt mult mai mici decât lungimea de undă a luminii. Când lumina trece printre ele, le „ciocnește” și e împrăștiată în toate direcțiile, ca niște bile care ricoșează. Important e că împrăștierea asta nu tratează toate culorile la fel: cu cât unda e mai scurtă, cu atât e împrăștiată mai puternic, de câteva ori mai mult pentru albastru decât pentru roșu.

Așa că lumina albastră o ia razna prin atmosferă, sare din moleculă în moleculă și ajunge la ochii tăi din absolut toate părțile cerului, nu doar dinspre Soare. De aceea, oriunde te-ai uita pe cer (mai puțin direct în Soare), vezi albastru. Roșul, în schimb, trece mai degrabă drept înainte, fără să umple cerul. E același mecanism pe care îl explică și NASA când răspunde la întrebarea asta.

Atunci de ce nu e cerul violet?

Întrebare bună, fiindcă violetul are unda și mai scurtă decât albastrul, deci ar trebui să se împrăștie și mai tare. Și totuși, cerul ni se pare albastru. Sunt trei motive care se adună:

• Soarele emite mai puțină lumină violetă decât albastră.
• O parte din violet e absorbită sus, în straturile înalte ale atmosferei.
• Ochiul uman e mai puțin sensibil la violet și mai sensibil la albastru.

Pune-le cap la cap și rezultatul perceput de noi e un cer albastru, nu violet. Practic, fizica „vrea” și violet, dar Soarele și ochiul nostru au ultimul cuvânt.

De ce devine cerul roșu la apus

Seara, când Soarele coboară spre orizont, lumina lui nu mai vine drept de sus, ci pieziș, și trebuie să străbată un strat mult mai gros de atmosferă ca să ajungă la tine. Pe drumul ăsta lung, aproape tot albastrul e împrăștiat în lateral și se „pierde”. Spre ochii tăi mai ajung direct doar undele lungi care au rezistat: galben, portocaliu și roșu.

De aceea apusurile sunt calde la culoare, iar praful și particulele din aer accentuează efectul. La noi se vede uneori spectaculos după zilele cu praf saharian adus de vânt peste România, când cerul de seară capătă un roșu aproape ireal. Dacă te fascinează astfel de fenomene legate de Soare, vezi și articolul despre solstițiul de vară.

De ce e cerul mai pal spre orizont și negru în spațiu

Privește spre orizont și vei observa că albastrul e mai spălăcit, aproape lăptos, față de cel intens de deasupra capului. Motivul: lumina dinspre orizont a traversat un strat și mai gros de aer, s-a împrăștiat de nenumărate ori, culorile s-au reamestecat și li s-a adăugat și lumina reflectată de la sol. Rezultatul e un albastru diluat cu alb.

Iar în spațiu? Acolo cerul e negru chiar și „ziua”, când Soarele strălucește puternic. Explicația e simplă: fără atmosferă nu există molecule care să împrăștie lumina. Aceasta merge în linie dreaptă și nu mai „umple” cerul, așa că astronauții văd un Soare orbitor pe un fundal complet negru. Albastrul cerului nostru e, până la urmă, un cadou al aerului pe care îl respirăm.

Întrebări frecvente

De ce este cerul albastru și nu de altă culoare?

Pentru că aerul împrăștie lumina albastră (cu undă scurtă) mult mai puternic decât pe cea roșie (cu undă lungă), fenomen numit împrăștierea Rayleigh. Lumina albastră ajunge astfel la ochii noștri din toate direcțiile cerului, motiv pentru care îl percepem albastru.

De ce devine cerul roșu la apus?

Când Soarele e jos, lumina lui trece prin mult mai multă atmosferă. Albastrul e împrăștiat aproape complet pe drum, iar la ochi ajung doar undele lungi rămase: galben, portocaliu și roșu. Praful din aer adâncește și mai mult nuanțele calde.

De ce nu e cerul violet, dacă violetul se împrăștie mai mult?

Pentru că Soarele emite mai puțin violet, o parte din el e absorbit sus în atmosferă, iar ochiul uman e mai puțin sensibil la violet și mai sensibil la albastru. Toate astea la un loc fac ca rezultatul perceput să fie albastru.

De ce e cerul negru în spațiu?

Fiindcă acolo nu există atmosferă, deci nu există molecule care să împrăștie lumina Soarelui. Lumina merge drept, fără să se răspândească pe cer, așa că fundalul rămâne negru chiar și atunci când Soarele strălucește puternic.

De ce pare cerul mai albastru la munte?

La altitudine, aerul e mai curat, cu mai puține particule mari de praf și umiditate. Împrăștierea Rayleigh se produce mai „curat”, fără ceața de lumină albă pe care o adaugă poluarea și particulele de la șes, așa că albastrul apare mai intens și mai saturat.

Data viitoare când prinzi un cer senin sau un apus în flăcări, ai în spate explicația: aceeași lumină a Soarelui, doar că filtrată diferit de aerul pe care îl traversează. O minune banală, pe care o avem deasupra capului în fiecare zi. Dacă îți plac astfel de răspunsuri la întrebări simple, vezi și alte curiozități fascinante.