Se a Terra não tivesse a
atmosfera, o céu aparecia completamente negro, exceto na direção do Sol. Porém
a Terra tem uma atmosfera e muda a direção, ou dispersa, a luz solar, de modo
que a luz parece vir não só do disco brilhante do Sol, mas também de todas as
partes do céu.
Praticamente toda a luz que
chega à Terra provém do Sol. É uma combinação de várias cores do espectro:
vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta, que constitui a luz
branca.
Leia também: A lei zero da termodinâmica
A maior parte da atmosfera
é quase transparente à luz visível pelo que permite a luz do Sol chegar assim à
superfície da Terra.
Se a atmosfera fosse
totalmente transparente não a veríamos, quer dizer, o céu seria negro.
Somente se pode ver a luz
quando é esta difusa.
Do mesmo modo, quando um raio
de luz solar penetra num quarto escuro, é visível graças às partículas de pó
existentes no ar.
Uma pequena porção da luz
solar se choca com as partículas do pó, refletindo-se em todas as direções. As diminutas
partículas refletem parte da luz diretamente aos olhos do observador, e esses
reflexos, ao longo de todo o raio, nos definem sua forma. Se no quarto não
houvesse pó (que é praticamente quase impossível), o observador seria incapaz
de ver o raio.
As moléculas de ar também
podem dispersar a luz, mas, posto que são muito menores que as partículas de pó
e menos adequadas para influir sobre um raio luminoso, a difusão deve ter lugar
em maior escala para que possa ser visível.
Isto é o que realmente
sucede na atmosfera. Uma pequena fração da luz solar é dispersada pelas
moléculas gasosas, e como existe um grande número delas na atmosfera, a luz em
tais condições, é facilmente observável.
O céu é azul porque a luz
da faixa azul do espectro visível muito mais facilmente dispersável que a luz
da faixa vermelha. As moléculas são mais seletoras que as partículas de pó na
maneira de dispersar a luz. Tais partículas tendem a difundir todas as cores
indistintamente, de modo que a luz dispersada é branca. A dispersão mediante
moléculas depende da cor da luz. Lord Rayleigh (1842 a 1919) desenvolveu a teoria da dispersão, demonstrando que a
luz azul se dispersa cerca de dez vezes mais facilmente que a vermelha.
A dispersão atmosférica
explica também por que durante o crepúsculo o disco solar chega a ser visto vermelho.
Quando a luz solar incide sobre a Terra, formando certo ângulo e tem de
percorrer grande distância através das zonas densas da atmosfera, esta dispersa
uma quantidade maior de luz azul do que vermelha contidas no raio luminoso. A luz
branca perde parte de sua componente azul e, em consequência, aparece mais
vermelha.
Durante o crepúsculo, a luz
vem diretamente do Sol. A luz crepuscular é dispersada e difundida pela atmosfera
no lado escuro da Terra. Os astronautas têm medido a extensão da zona
crepuscular, e de suas observações deduziram que a camada da atmosfera
terrestre principal responsável pela dispersão luminosa tem cerca de 25 km, a
partir da superfície da Terra.
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