Per què el cel és de color blau?

Segur que aquesta pregunta us l'heu feta més d'un cop, i de petits probablement us l'han respost i potser ja no ho recordeu. Aquí intentarem refrescar-vos la memòria.

A la nit, el cel és negre. De dia és blau. Això només passa al planeta Terra, l’atmosfera de la qual, amb propietats òptiques especials, difon la llum del sol principalment pel blau. 

Clic per engrandir. Crèdit: Lliure difusió.

A la Lluna , el cel és negre: per tant, sigui quina sigui l’hora, un observador pot distingir molt bé la Terra, el Sol i les altres estrelles. Des del nostre planeta, la visió és diferent. El cel és blau o blanc si hi ha núvols, o fins i tot gris si la tempesta no està lluny. Aquests colors es deuen simplement a la presència de la nostra atmosfera, les molècules que la composen absorbeixen determinades longituds d'ona de la radiació solar.

Rayleigh pel blau del cel

Totes les partícules de l’atmosfera són un obstacle per a la radiació solar: la llum es difon en totes direccions. Hi ha dos mecanismes de difusió: un sorgeix de la naturalesa ondulatòria de la radiació solar, l’altre de la refracció dels rajos, vinculada a l’òptica geomètrica. 

Si el cel és blau, és a causa de la dispersió de Rayleigh. És caracteritza per la dispersió de la llum per partícules el radi de les quals és molt petit en comparació amb la longitud d’ona de la radiació solar. Segons Rayleigh, la intensitat dispersa és inversament proporcional a la longitud d'ona (per un factor a la potència de quatre). Com més curta és la longitud d'ona de la radiació, més es dispersa. Així, donat que la llum incident és blanca, el blau (amb una longitud d'ona de 400 nm) serà molt més difós a l'atmosfera que el vermell (amb una longitud d'ona de 800 nm).

I Mie pel blanc dels núvols 

Les molècules prou petites per permetre el mecanisme de Rayleigh són les molècules de l’aire. Majoritàries a l’atmosfera, per tant, a elles els devem el domini del blau al cel. Tot i això, en presència de gotes d’aigua o aerosols, la difusió de Rayleigh ja no és vàlida. En aquest cas, la difusió de Mie és la vàlida. Això demostra que per a aquestes dimensions de les molècules, la llum dispersa conserva les característiques espectrals de la llum incident. Aquesta és la raó per la qual els núvols són blancs.

I en un altre ordre de coses, el mar és blau, perquè reflexa el color del cel, i no a l'inrevés.

 

 Ho he vist aquí.