Provavelmente, você já olhou para o céu quase todos os dias da sua vida e o viu azul. Talvez tenha havido dias em que o céu estava de outra cor, como durante nevascas, quando o mundo acima parecia cinza metálico, ou se você já presenciou uma erupção vulcânica ou um incêndio florestal, que deixou o céu com um tom laranja ameaçador.
No entanto, na maioria das vezes, um céu azul é uma das experiências mais comuns e compartilhadas entre as pessoas na Terra. Desde tempos imemoriais, olhamos para o céu e vemos vários tons de azul quando o sol brilha. E, muito provavelmente, desde tempos imemoriais, as crianças se perguntam por que isso acontece.
A resposta é, na verdade, bastante complexa, então não se preocupe se você for um adulto que sabe o motivo da cor azul do nosso céu desde sempre! Acontece que a tonalidade do céu se deve ao fato de que os comprimentos de onda da luz azul e violeta são dispersos com mais frequência do que qualquer outro comprimento de onda ao interagirem com as moléculas da nossa atmosfera. Para entender isso, precisamos recorrer a alguns princípios básicos da física.
Como a luz é medida?
Trecho do artigo "Espectro Solar Visível" | Enciclopédia Britânica/GettyImages
Em resumo, a luz produz energia que se propaga em ondas. Cada uma dessas ondas tem um comprimento diferente, dependendo do tipo de energia, e esse comprimento é chamado de comprimento de onda, medido em nanômetros. Cada comprimento de onda resulta nas diferentes cores percebidas pelo olho humano.
O violeta tem o comprimento de onda mais curto — 380–435 nm — seguido pelo azul, com um comprimento de onda de 435–500 nm. O vermelho tem o comprimento de onda mais longo — 625–740 nm — e as demais cores do arco-íris situam-se algures entre esses dois extremos. Juntas, estas cores compõem o espectro visível de cores que os nossos olhos conseguem perceber.
Como os comprimentos de onda criam a cor do céu
Refração da luz do arco-íris por um prisma | Brian A. Jackson/Shutterstock
A luz viaja em linha reta até encontrar partículas como oxigênio e nitrogênio, que compõem a atmosfera da Terra. O contato com essas partículas faz com que a luz se divida em direções aleatórias.
Como as cores azul e violeta têm os comprimentos de onda mais curtos, elas se dispersam com mais frequência ao interagirem com partículas atmosféricas. Esse efeito de dispersão, chamado dispersão de Rayleigh, torna essas cores visíveis ao olho humano.
Em última análise, nossos olhos veem o céu azul porque são mais sensíveis à luz azul do que à violeta. Por outro lado, se olhássemos diretamente para o sol — o que, aliás, é uma péssima ideia — veríamos uma luz branca ofuscante. Isso ocorre porque estaríamos olhando diretamente para a luz que, como Isaac Newton demonstrou em seu famoso experimento com o prisma, contém todos os comprimentos de onda visíveis.
No entanto, quando olhamos para o céu, vemos luz que foi dispersa. depois interação com a nossa atmosfera, criando uma bela cúpula azul sobre as nossas cabeças.
Como os cientistas descobriram por que o céu parece azul
Céu azul nublado sobre uma estrada rural aberta | ARTpok / Shutterstock
Esse fenômeno foi descoberto pela primeira vez pelo professor de física irlandês John Tyndall, que tentava entender como a luz solar aquece a Terra. Ele encheu um tubo de vidro com partículas encontradas na atmosfera terrestre e, em seguida, soprou fumaça para dentro dele.
Ele então percebeu que o ar parecia azul quando visto da mesma direção da fumaça emitida, mas vermelho quando visto da direção oposta. Isso levou Tyndall a concluir que a cor do ar era determinada pela interação da luz com as partículas de poeira na atmosfera da Terra.
Em 1870, o físico britânico John William Strutt refinou as descobertas de Tyndall e confirmou que as moléculas de ar são responsáveis por dispersar as ondas de luz em nossa atmosfera, criando assim sua cor. Sem essa interação, o céu pareceria claro em vez de azul, pois é composto por gases incolores. Ele também desenvolveu uma teoria matemática explicando por que as moléculas atmosféricas dispersam comprimentos de onda mais curtos com mais frequência do que os mais longos.
Por que o céu fica vermelho ao nascer e ao pôr do sol?
Pôr do sol sobre árvores e planícies em um céu vermelho | KensCanning / Shutterstock
Todas as manhãs, ao nascer e ao pôr do sol, o sol cria um espetáculo deslumbrante de cores e tons. Esse fenômeno ocorre porque, quando o sol está mais próximo do horizonte, sua luz precisa atravessar uma camada muito maior da atmosfera para chegar aos nossos olhos do que quando está mais alto no céu.
O maior volume da atmosfera significa que as ondas azuis e verdes têm mais tempo para se dispersarem, resultando numa mistura de cores e tonalidades, o que leva aos magníficos espetáculos de luz que vemos todas as manhãs e noites.
Por que o espaço é preto?
Estrelas no espaço sobre um fundo preto | Triff / Shutterstock
O espaço é escuro porque a maior parte dele não possui uma atmosfera como a da Terra, o que significa que não há partículas para refletir as ondas. É claro que existem inúmeras estrelas distantes emitindo luz, mas o fato de o espaço não parecer cegantemente branco é chamado de paradoxo de Olbers.
Segundo a ciência moderna, o espaço ainda parece escuro apesar de todas as estrelas, tanto porque o Universo é finito, o que significa que algumas fontes de luz distantes ainda não chegaram até nós, quanto porque o Universo está em expansão, esticando a luz de galáxias distantes além do alcance do comprimento de onda visível.
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Este artigo foi originalmente publicado em www.mentalfloss.com com o título "Por que o céu é azul?".