Per què el cel és blau?

En un dia clar, podem veure que el cel del nostre planeta té un color blau intens. Però, quina és la causa de que el cel tingui aquest característic color blau? Per respondre aquesta pregunta hem de saber de quina manera interaccionen la llum, i les molècules que formen l’atmosfera, entre elles.

La llum

La llum és un tipus d’energia que viatja en forma d’ones. Com més petita sigui la seva longitud d’ona, és a dir, com més a prop estigui la punta d’una ona de l’altra, més alta serà la seva energia.

Cada tipus de llum es diferencia dels altres per la seva longitud d’ona. Els diferents tipus de llum es classifiquen en el que anomenem espectre electromagnètic.

Com veiem, la llum visible, també anomenada llum blanca, es compon de diversos colors, que van des del lila fins al vermell. La llum blanca es pot descompondre mitjançant un prisma. L’espectre de la llum visible també es pot observar quan un arc de Sant Martí apareix al cel. Els fotons (que són les partícules de la llum) que transporten llum lila o blava són els més energètics de tots (en el marc de la llum visible), mentre que els de color vermell, amb una longitud d’ona més llarga, són menys energètics. Quan la llum visible conté tots els seus colors, la llum resultant és blanca (d’aquí prové el seu nom).

Interacció amb l’atmosfera

La llum viatja a través de l’espai en línia recta, a no ser que algun objecte o cos celeste obstaculitzi el seu camí. En aquest cas, l’objecte o cos pot afectar a la llum en una d’aquestes tres maneres:

reflectint la llum (com un mirall)

descomponent-la (com un prisma)

o escampant-la (com les molècules dels gasos a l’atmosfera)

Quan la llum del Sol arriba a l’atmosfera terrestre, continua anant en línia recta fins que ensopega amb una partícula de pols o una molècula de gas. El que té lloc en aquell moment depèn de la longitud d’ona de la llum i de la mida de l’element contra la que colpeja.

En cas de que la llum visible es trobi amb una partícula de pols o una goteta d’aigua, que tenen una mida molt més gran que la longitud d’ona de la llum visible, aquesta es reflecteix en diferents direccions. Tots els colors de la llum es veuen reflectits per la partícula de la mateixa manera. La llum reflectida apareix blanca, ja que conté tots els colors de la llum.

Per altra banda, si la llum és troba amb una molècula de gas, el que passarà serà diferent. Les molècules de gas són més petites que la longitud d’ona de la llum visible, pel que, quan la llum colpeja contra una d’aquestes molècules, una part d’ella pot ser absorbida. Al cap d’un temps, la molècula radia, és a dir, deixar anar, la llum en una altra direcció. El color de la llum que deixa anar és el mateix que el que ha absorbit anteriorment. Els diversos colors de la llum es veuen afectats de diferent manera, tot i que tots els colors poden ser absorbits. Però les molècules de l’aire absorbeixen amb més freqüència els fotons d’alta energia (els de color blau), que els vermells. Aquest procés es coneix com a difusió de Rayleigh, en honor a lord Rayleigh, que va ser el primer en descriure aquest fenomen, al 1871.

Doncs, per què el cel és blau?

El color blau del cel es deu a la difusió de Rayleigh. A mesura que la llum viatja a través de l’atmosfera, molta llum amb longituds d’ona curtes són absorbides. La llum vermella, taronja o groga quasi no es veu afectada per l’aire.

Les longituds d’ona més curtes (lila i blau) són les que s’escampen més intensament, raó per la qual hi ha molta més llum blava que arriba als nostres ulls.

Ens podríem preguntar per què el cel no és lila, doncs la llum d’aquest color s’escampa més que la blava, ja que és més energètica. Això és degut a que molta llum lila s’absorbeix a les capes altes de l’atmosfera. A més, els nostres ulls són molt més sensibles al blau.

Per què el color blau del cel empal·lideix a l’horitzó?

A mesura que dirigim la nostra mirada cap a l’horitzó, ens adonem que el cel apareix d’un color molt més pàl·lid, o fins i tot blanc. Això es deu a que la llum que ens arriba des de l’horitzó ha hagut de viatjar més a través de l’aire, pel que molta de la llum de color blau s’ha escampat moltes vegades en moltes direccions. La superfície de la Terra també té un paper important en escampar i reflectir aquesta llum. A l’haver-se escampat tant la llum blava, la dominància d’aquest color es veu reduïda, i, per tant, veiem uns nivells més alts de llum blanca a l’horitzó.

Entrades Similars:

Per què l’espai és negre, si hi ha tantes estrelles?

Què és l’espectre electromagnètic?

Problemes de les mega-constel·lacions: l’impacte en l’astronomia

La llum

Entrades Populars:

Perquè la Lluna només ens ensenya una cara?

Stephenson 2-18, l’estrella més gran coneguda a l’univers

L’explotació minera al cinturó d’asteroides, una font de recursos

La brossa espacial, un gran problema

Com es van extingir els dinosaures?

Què passaria si la Terra deixés de rotar?