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Perchè il cielo è blu? Spiegazione semplificata!

Perchè il cielo è blu

In una giornata luminosa e soleggiata, il nostro cielo è solitamente di una tonalità di blu. Perché blu e non verde, giallo o addirittura nero? Tutto dipende da come la luce del Sole raggiunge la Terra. Prima di poter capire perché il cielo è blu, dobbiamo prima capire la luce e come si muove e interagisce con l'ambiente circostante. 

Tutti i colori dell'arcobaleno

Quando vedi la luce bianca, in realtà non è bianco puro. La luce bianca è composta da tutti i colori dell'arcobaleno. Infatti, se fai brillare la luce bianca attraverso un prisma (cristallo o vetro di forma speciale), il prisma separerà questa luce bianca in tutte le sue componenti colorate.

Tutti i colori dell'arcobaleno

Image credit: NASA

Come può la luce essere separata in questo modo? La luce viaggia in onde, dando a ogni colore della luce una specifica lunghezza d'onda. Una lunghezza d'onda è una distanza tra i picchi di due onde. La lunghezza d'onda della luce determina come la luce interagirà con una superficie, un materiale o una sostanza. Poiché ogni colore ha una lunghezza d'onda diversa, si separeranno l'uno dall'altro mentre la luce si muove attraverso il prisma. 

luce visibile

Immagine di credito: NASA

La luce viaggerà in linea retta finché qualcosa non si mette sulla sua strada. Quando la luce interagisce con una superficie, un materiale o una sostanza, possono accadere alcune cose:

  • riflesso (come uno specchio)
  • assorbimento (come una tenda che blocca il sole)
  • rifrazione (come un prisma)
  • dispersione (una particella)
  • diffrazione (quando la luce viaggia attraverso una piccola apertura). 
riflesso di luce

Credito d'immagine: Shutterstock

In una giornata limpida, la luce che entra nella nostra atmosfera subirà principalmente una dispersione. La luce con lunghezze d'onda più corte si disperde più facilmente della luce con lunghezze d'onda più lunghe. Avere una lunghezza d'onda più corta dà alla luce una maggiore possibilità di interagire con le particelle nell'atmosfera. 

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lunghezze d'onda

Image credit: UKEssays

Questo processo è chiamato scattering di Rayleigh. Questo tipo di dispersione si verifica quando un raggio di luce viene mostrato attraverso particelle che sono molto più piccole della lunghezza d'onda della luce. Questo è ciò che accade nel nostro cielo quando la luce del sole viaggia attraverso la nostra atmosfera. 

Mr. Cielo blu

Quando la luce solare raggiunge l'atmosfera terrestre, viene dispersa in tutte le direzioni dai gas e dalle particelle nell'aria. La luce avrà lunghezze d'onda più corte (blu, verdi e viola, si disperderà più della luce con lunghezze d'onda più lunghe (rosse, arancioni e gialle). Mentre le particelle nell'atmosfera disperderanno tutte le lunghezze d'onda della luce, le lunghezze d'onda della luce più corte si disperdono il Sebbene la luce diffusa continui a viaggiare in una direzione casuale, una proporzione maggiore della luce con lunghezze d'onda più corte (verdi, blu, viola) raggiungerà i nostri occhi.  

signor cielo blu

Image credit: NASA

Se guardi il diagramma sopra, puoi vedere che il viola ha una lunghezza d'onda più corta della luce blu. Allora perché non vediamo un cielo viola? Non tutta la luce bianca ha parti uguali di ogni colore. La luce bianca proveniente dal Sole ha più luce blu della luce viola. Inoltre, i nostri occhi sono più sensibili al blu che al viola. Questo è il motivo per cui vediamo un cielo blu.  

Se guardi più vicino all'orizzonte mentre il sole è direttamente sopra la testa, apparirà blu o bianco più chiaro. Questo perché la luce che ci rimbalza dall'orizzonte è stata dispersa e riflessa molte volte nell'atmosfera mentre tornava a noi. Poiché questa distanza è abbastanza lunga, ha il tempo di mescolarsi di nuovo e formare una luce bianca. 

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Image credit: NASA

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Quando il Sole si abbassa nel nostro cielo, la luce deve viaggiare attraverso una parte maggiore dell'atmosfera per raggiungerci. Durante questo periodo la maggior parte, se non tutta la luce blu viene dispersa, lasciando solo i rossi e i gialli rimanenti quando la luce ti raggiunge. Questo vale anche per le albe. 

perché i tramonti sono rossi
perché i tramonti sono rossi (2)

Image credit: UKEssays

Tutti i pianeti hanno cieli blu?

No! La diffusione della luce non dipende solo dalla lunghezza d'onda della luce, ma anche dal tipo di particelle da cui viene diffusa la luce. Ad esempio, l'atmosfera di Marte è più sottile di quella terrestre ed è composta principalmente da anidride carbonica e particelle di polvere molto fini. Queste particelle diffondono la luce in modo diverso rispetto ai gas che compongono l'atmosfera terrestre, principalmente azoto e ossigeno. Questo fa sì che il cielo durante il giorno e al tramonto abbia un aspetto molto diverso su Marte. 

Le immagini dei rover Mars della NASA mostrano un cielo arancione durante il giorno e un cielo grigio-azzurro al tramonto. 

Tutti i pianeti hanno cieli blu
cielo notturno di marte

Credito immagine: NASA/JPL

Anche se non abbiamo rover su tutti i pianeti per verificare il colore dei loro cieli, possiamo prevedere come saranno alcuni dei cieli. La NASA ha realizzato un simulatore di tramonto per mostrare come potrebbe apparire il cielo su altri pianeti durante il tramonto. 

Venere mostra un cielo giallo senape, che sfuma in grigi e neri. Le particelle nell'atmosfera di Urano fanno sembrare il tramonto azzurro e blu reale. Su Titano, una delle lune di Saturno, il cielo appare giallo canarino e diventa arancione e marrone al tramonto. 

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La NASA ha anche previsto come appare il cielo su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare ma in un sistema stellare vicino. Il pianeta si chiama TRAPPIST-1e e il suo cielo appare grigio e sfuma in giallo e arancione al tramonto. 

La NASA ha fatto un complementare video al tramonto che mostra la posizione del Sole in ogni pianeta o nel cielo della luna mentre tramonta. Puoi vedere i colori cambiare mentre il Sole si muove nel cielo. 

Senza una comprensione approfondita della composizione atmosferica di altri pianeti e lune, è quasi impossibile prevedere come saranno i loro cieli. Se le loro atmosfere sono costituite principalmente da gas, allora ti aspetteresti di vedere lunghezze d'onda più corte durante il giorno e più lunghe al tramonto. Se la loro atmosfera è dominata da altre sostanze, gli astronomi non possono ancora prevedere come saranno i loro cieli. Altre particelle come la polvere e le dimensioni delle sue particelle faranno sì che la luce venga dispersa in modi unici.  

Riferimenti

https://spaceplace.nasa.gov/blue-sky/en/

UKEssays. (novembre 2018). Dispersione della luce. Recuperato da https://www.ukessays.com/essays/physics/scattering-light-7887.php?vref=1

https://www.livescience.com/what-color-are-other-planets-sunsets.html

https://www.murrayedwards.cam.ac.uk/news/our-blogs/she-talks-science/school-winner-why-is-the-sky-not-violet#:~:text=The%20smaller%20the%20wavelength%20of,violet%20waves%20are%20more%20scattered.

http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/fall14/atmo170a1s2/lecture_notes/scattering/why_not_violet.html

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Cassie Hatcher

Cassie Hatcher

Cassie apprende da sempre con la passione di comunicare la scienza di alto livello in una questione di conversazione. Ha conseguito una laurea e un master in fisica e ha scritto due tesi di astronomia, una delle quali è stata pubblicata. Ha conseguito uno stage presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel 2016 e ha avuto la possibilità di vedere il James Webb Space Telescope mentre veniva costruito.

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