Por que o Céu é azul?

Espalhamento Rayleigh

A luz do sol que penetra a atmosfera é branca, composta por uma combinação de ondas das mais variadas frequências. Estas ondas, ao encontrarem a atmosfera, interagirão com os gases que a compõe. O nitrogênio e o oxigênio molecular são as mais abundantes moléculas presentes na atmosfera terrestre.

   

Estas ondas eletromagnéticas (luz) ao passarem por estas moléculas, produzirão uma agitação em suas cargas elétricas. E estas cargas elétricas aceleradas formarão ondas eletromagnéticas [faça a simulação ao lado] que serão emanadas a partir destas moléculas. A este fenômeno, da excitação de moléculas por ondas eletromagnéticas e sua consequente emissão de novas ondas eletromagnéticas, chamamos de espalhamento. No caso em questão, no qual as ondas interagentes possuem um comprimento de onda muito maior do que o tamanho das moléculas, o tipo de espalhamento que descreve o comportamento das moléculas é o espalhamento Rayleigh.

 

   

No espalhamento Rayleigh, dada uma determinada onda de frequência que incide com a intensidade sobre as moléculas, a onda espalhada terá a mesma frequência e sua intensidade será diretamente proporcional a quarta potência desta frequência.

Portanto, neste contexto, as ondas de maiores frequências serão mais espalhadas. No espectro do visível, correspondem as cores azuladas. As ondas de menor frequência (avermelhadas no espectro visível) são menos espalhadas e tendem a penetrar maiores distâncias na atmosfera.

 

   

O céu azul

Note que, porque o azul é mais espalhado, ele se propaga na atmosfera com maior eficiência, pintando-a de azul.


O céu avermelhado

No entanto, no alvorecer ou no anoitecer, a luz solar precisa percorrer maiores distâncias e, deste modo, quem é capaz de atravessá-las é o vermelho. Isto explica a coloração avermelhada nos crepúsculos matutino e vespertino.