Guardando il cielo in una giornata serena, ci troviamo spesso a chiederci: perché è blu? E perché al tramonto assume colori che vanno dal rosso all’arancione? La risposta a questa domanda si trova nella fisica della luce e nella sua interazione con l’atmosfera terrestre.

La natura della Luce

La luce solare appare bianca, ma in realtà è composta da un insieme di colori che corrispondono a diverse lunghezze d’onda. Quando la luce attraversa l’atmosfera terrestre, interagisce con le molecole d’aria e le particelle sospese, dando origine a fenomeni ottici noti come diffusione di Rayleigh e diffusione di Mie.

La diffusione di Rayleigh: il motivo del cielo blu

La diffusione di Rayleigh avviene quando la luce interagisce con particelle molto più piccole della lunghezza d’onda della luce stessa, come molecole di azoto e ossigeno. Le lunghezze d’onda più corte (blu e violetto) vengono diffuse più intensamente rispetto a quelle più lunghe (rosso e giallo). Tuttavia, il nostro occhio è più sensibile al blu che al violetto e, inoltre, l’atmosfera assorbe parte della luce violetta. Per questo motivo, il cielo appare prevalentemente blu durante il giorno.

Perché il tramonto è rosso?

Al tramonto e all’alba, la luce del Sole deve attraversare una porzione maggiore dell’atmosfera rispetto a quando è alta nel cielo. Questo significa che una quantità maggiore di luce blu e verde viene diffusa fuori dal nostro campo visivo, lasciando predominare i colori con lunghezze d’onda più lunghe, come il rosso e l’arancione. Ecco perché i tramonti e le albe offrono spettacoli di colori caldi e suggestivi.

La diffusione di Mie e il ruolo delle particelle

Oltre alla diffusione di Rayleigh, un altro fenomeno ottico influisce sulla percezione dei colori del cielo: la diffusione di Mie. Questo tipo di diffusione avviene quando la luce interagisce con particelle più grandi, come polveri e goccioline d’acqua. A differenza della diffusione di Rayleigh, la diffusione di Mie non dipende dalla lunghezza d’onda e tende a dare al cielo un aspetto più biancastro, specialmente in giornate umide o inquinate.

Altri fenomeni ottici legati ai colori del cielo

Oltre alla diffusione della luce, altri fenomeni atmosferici possono influenzare i colori del cielo:

• Effetto Tyndall: simile alla diffusione di Rayleigh, ma avviene con particelle colloidali sospese nell’aria.
• Rifrazione atmosferica: può causare il fenomeno del “Sole verde” all’orizzonte.
• Aureole e archi colorati: fenomeni legati all’interazione della luce con cristalli di ghiaccio o goccioline d’acqua nelle nubi.

Il colore del cielo è il risultato di un equilibrio complesso tra la fisica della luce e le caratteristiche dell’atmosfera. Durante il giorno, la diffusione di Rayleigh fa sì che il cielo appaia blu, mentre al tramonto le lunghezze d’onda più lunghe predominano, colorando il cielo di rosso e arancione. Grazie a questi fenomeni, il cielo ci offre ogni giorno spettacolari sfumature di colore che arricchiscono la nostra esperienza visiva del mondo.