De ce Soarele este roșu la apus şi la răsărit?
Poate ați observat cum se schimbă culoarea Soarelui în funcție de poziția sa pe cer, de la o nuanță albicioasă în plină zi – la roșu intens la răsărit sau la apus.
Eric TERRADE
Motivul constă într-un fenomen fizic numit împrăștiere Rayleigh (sau împrăștierea Rayleigh – numită astfel după fizicianul britanic Lord Rayleigh), un proces datorat interacțiunii luminii Soarelui cu moleculele din atmosfera noastră, care face ca componenta albastră a radiației solare să se împrăștie cu cât Soarele apare mai jos la orizont, rezultând culoarea caracteristică portocalie și roșiatică pe care o observăm în timpul unui apus sau răsărit de Soare.
Lumina solară pe care o vedem este un tip de radiație electromagnetică emisă de Soare. Cunoscută sub numele de lumină vizibilă, aceasta pare albă, dar este compusă din culori cu lungimi de undă diferite, violetul având cea mai scurtă lungime de undă, iar roșul cea mai lungă.
De ce avem impresia că Soarele își schimbă culoarea: împrăștierea luminii în atmosferă
Johannes Plenio
Soarele emite lumină pe o mare parte a spectrului electromagnetic, din care, cu toate acestea, omul este capabil să vadă doar componenta optică.
Atunci când componenta optică a luminii solare intră în atmosferă, aceasta începe să interacționeze cu particulele din aceasta, în special cu electronii slab legați de atomii sau moleculele din atmosferă.
Interacțiunea radiației electromagnetice cu acești electroni se numește difuzie sau împrăștiere Rayleigh. Ne putem imagina acest proces ca pe un fel de „coliziune” între lumină și electroni, care deviază radiația electromagnetică din calea sa.
În termeni simpli: cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât efectul de dispersie este mai mare.
Deoarece lumina albastră are o lungime de undă mai scurtă decât lumina roșie, componenta albastră a luminii solare este mult mai puternic afectată de împrăștierea Rayleigh decât componenta roșie.
Acest lucru influențează culoarea percepută a Soarelui: doar lumina care „supraviețuiește” împrăștierii Rayleigh ajunge la ochii noștri, care va avea o componentă roșie mai mare decât cea albastră.
Mai exact, atunci când lumina Soarelui lovește moleculele de gaz, cum ar fi azotul și oxigenul, lumina cu lungimi de undă mai mari, cum ar fi roșu, galben și portocaliu, trece cu ușurință, în timp ce lumina cu lungimi de undă mai mici, cum ar fi albastru și violet, este absorbită și apoi împrăștiată în toate direcțiile de către moleculele de gaz.
Namrata Shah
Cu cât lumina trece prin mai multă atmosferă, cu atât mai multe interacțiuni vor exista și, prin urmare, va avea loc împrăștierea Rayleigh.
În consecință, dacă Soarele se află jos la orizont, drumul luminii prin atmosferă va fi foarte lung și se va produce atât de multă împrăștiere Rayleigh încât lumina solară va fi aproape complet lipsită de componenta sa albastră.
În plus, călătoria îndelungată prin atmosferă determină, de asemenea, o scădere semnificativă a componentei gălbui a luminii solare.
Rezultatul este că Soarele ne va apărea ca un disc portocaliu/roșiatic, deoarece doar această componentă a luminii solare a reușit să ajungă la ochii noștri.
Dar ce se întâmplă cu componenta albastră? Acesta nu dispare ca prin magie, ci continuă să facă diverse ocolișuri în atmosferă pe măsură ce întâlnește alte molecule cu care să interacționeze. Această difuzie continuă a luminii albastre în atmosferă este responsabilă pentru culoarea albastră a cerului.