De ce este cerul albastru?

Toată lumea iubește o zi însorită și senină. Dar te-ai întrebat vrodată de ce este cerul albastru?

Ei bine, cerul este albastru datorită unui fenomen numit împrăștiere Raleigh. Lumina soarelui este împrăștiată de particulele din atmosferă, iar ceea ce ajunge până pe Pământ se numește radiație difuză a cerului și, deși doar aproximativ 1/3 din lumină este împrăștiată, cele mai scurte lungimi de undă ale luminii tind să se împrăștie mai ușor.

Pentru a înțelege și mai bine, trebuie să discutăm despre lumină, despre atmosfera Pământului și despre modul în care acestea interacționează.

Atmosfera

ActionVance

Atmosfera este amestecul de molecule de gaz și alte materiale care înconjoară Pământul. Noi ne gândim la ea ca la un strat gros care ne înconjoară planeta, dar astronauții o numesc “linia albastră subțire”, deoarece din spațiu pare îngustă și delicată.

Atmosfera este formată în cea mai mare parte din gazele azot (78%) și oxigen (21%). Există, de asemenea, și gazul argon și apa (sub formă de vapori, picături și cristale de gheață), cât și cantități mici de alte gaze, plus multe particule solide mici, cum ar fi praful, funinginea și cenușa sau polenul.

Compoziția atmosferei variază în funcție de locul în care ne aflăm, de vreme și de multe alte lucruri. Este posibil să existe mai multă apă în aer după o furtună sau în apropierea unui ocean. Poluarea poate adăuga diferite gaze sau praf și funingine.

Vulcanii pot lăsa în atmosferă cantități mari de particule de praf. De asemenea, aceștia eliberează gaze, inclusiv dioxid de carbon, dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, clorură de hidrogen și metan. Multe dintre acestea sunt toxice sau pot contribui la apariția ploilor acide.

Atmosfera este densă în partea de jos, în apropierea Pământului. Ea se subțiază treptat pe măsură ce ajungem spre spațiul cosmic și nu există o ruptură bruscă între atmosferă și spațiu.

Undele de lumină

Lumina este un tip de energie care călătorește în valuri. Multe tipuri diferite de energie se deplasează în valuri. De exemplu, sunetul este un val de aer care vibrează. Lumina este o undă de câmpuri electrice și magnetice în vibrație.

Este o mică parte a unei game mai largi de câmpuri electromagnetice vibrante. Această gamă se numește spectru electromagnetic.

Undele electromagnetice se deplasează prin spațiu cu o viteză uimitoare. Într-un vid, de exemplu, o particulă de lumină (foton) poate atinge viteză de 299.792 km/sec.

Energia radiației electromagnetice depinde de lungimea de undă și de frecvența acesteia. Lungimea de undă este distanța dintre vârfurile (crestele) undelor. Frecvența este numărul de unde care trec în fiecare secundă. Cu cât lungimea de undă a luminii este mai mare, cu atât frecvența este mai mică și energia pe care o conține este mai mică.

Culorile luminii

Lumina vizibilă este partea din spectrul electromagnetic pe care ochii noștri o pot vedea. Lumina de la soare sau de la un bec poate părea albă, dar este de fapt o combinație de mai multe culori. Putem vedea diferitele culori ale spectrului prin divizarea luminii cu ajutorul unei prisme.

Spectrul este, de asemenea, vizibil atunci când vedem un curcubeu pe cer.

Jorge Fernández Salas

Culorile se îmbină continuu unele cu altele. La un capăt al spectrului se află roșul și portocaliul. Acestea se nuanțează treptat în galben, verde, albastru, indigo și violet. Culorile au lungimi de undă, frecvențe și energii diferite.

Violetul are cea mai scurtă lungime de undă din spectrul vizibil. Asta înseamnă că are cea mai mare frecvență și energie. Roșul are cea mai mare lungime de undă și cea mai mică frecvență și energie.

Lumina în aer

Sam

Lumina călătorește prin spațiu în linie dreaptă, atâta timp cât nimic nu o perturbă. Pe măsură ce lumina se deplasează prin atmosferă, ea continuă să meargă în linie dreaptă până când se lovește de o particulă de praf sau de o moleculă de gaz. Apoi, ceea ce se întâmplă cu lumina depinde de lungimea de undă a acesteia și de dimensiunea obiectului pe care îl lovește.

Particulele de praf și picăturile de apă sunt mult mai mari decât lungimea de undă a luminii vizibile. Atunci când lumina atinge aceste particule mari, ea este reflectată sau ricoșată în direcții diferite. Diferitele culori ale luminii sunt toate reflectate de particule în același mod.

De exemplu, moleculele de gaz sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii vizibile. Dacă lumina se lovește de ele, aceasta acționează diferit. Atunci când lumina lovește o moleculă de gaz, o parte din ea poate fi absorbită. După un timp, molecula eliberează sau emite lumina într-o direcție diferită. Culoarea care este emisă este aceeași culoare care a fost absorbită.

Diferitele culori ale luminii sunt afectate în mod diferit. Toate culorile pot fi absorbite. Dar frecvențele mai înalte (precum albastrul) sunt absorbite mai des decât cele mai joase (precum roșul). Acest proces se numește împrăștiere Rayleigh – împrăștierea elastică a luminii – numită astfel după fizicianul britanic Lord Rayleigh.