Colori del cielo: perchè il cielo è azzurro e blu, ma anche grigio, nero o rosso?

 

perche-il-cielo-e-azzurro

Una delle domande più frequenti che si pongono i bambini riguardano il perché del colore del cielo, del mare e del sole. Per dare loro una risposta bisogna ricorrere alla scienza. Il cielo non è sempre blu: sulla Luna, per esempio, è nero e il sole è bianco. Ed anche l'acqua del mare se ne prendiamo un pò e la versiamo in un bicchiere di vetro notiamo che è tendenzialmente trasparente. In questo articolo scopriremo cosa determina il colore azzurro o blu del cielo.

 

 

Perché il cielo è azzurro o blu?

perche-il-cielo-e-blu

Il sole emette onde elettromagnetiche di varia lunghezza; gli occhi dell’uomo percepiscono onde da 320 nm a 720 nm, dove nm indica l’unità di misura chiamata nanometro e corrisponde a un miliardesimo di metro. La radiazione di lunghezza d’onda minore che noi percepiamo è il colore viola, mentre all'opposto abbiamo il colore rosso. Ma come mai quando osserviamo il cielo lo vediamo azzurro? Tutto dipende dall’atmosfera terrestre; senza di essa lo vedremmo scuro, nero.

L’atmosfera terrestre è un involucro gassoso che ricopre interamente il nostro pianeta e che è composta principalmente da azoto e ossigeno; abbiamo anche altri gas come l’argon, neon, elio, ozono, CO2, metano, idrogeno, xeno e kripton oltre all’acqua in forma gassosa, liquida e solida. Negli strati più bassi, l’atmosfera presenta  anche polveri, ceneri e sali. Il sole, emettendo luce, interagisce con questi materiali e diffonde colori, in base alle dimensioni dell’oggetto colpito e dalla lunghezza d’onda della luce.

L’azzurro del cielo dipende dall’interazione della luce che proviene dal sole con l’atmosfera del pianeta Terra. Il cielo, di giorno, può assumere diverse sfumature di blu, mentre la sera la volta celeste è scura.

Un cielo senza nuvole è celeste perché le molecole dell’aria assorbono tutti i colori dello spettro elettromagnetico mentre riflettono e diffondono il blu della luce proveniente dal sole. Percepiamo il blu in quanto caratterizzato da una lunghezza d'onda più breve e per tale motivo viene rifratto in tutte le direzioni dalle piccolissime molecole che compongono l'aria che circonda il nostro pianeta. In qualunque parte si guardi il cielo esso ci apparirà azzurro o blu in una giornata senza nuvole perchè la luce blu viene rifratta in tutte le direzioni, al contrario degli altri colori caratterizzati da lunghezze d'onda più lunghe. Le nuvole ci paiono bianche poichè essendo composte da particelle più grandi dell'atmosfera come quelle dell'acqua, diffondono alla stessa maniera tutti i diversi colori, a prescindere dalla lunghezza d'onda. Per tale motivo vediamo le nuvole di color bianco. In alta montagna inoltre il cielo è caratterizzato da un blu più scuro poichè l'atmosfera è più rarefatta e quindi minore è l'interazione tra le particelle dell'aria con i raggi di luce provenienti dal sole.

 

Perché il cielo è nero?

perche-il-cielo-e-nero-notte

Di notte la faccia della Terra dove viviamo è in opposizione al sole. Per tale motivo la nostra area non riceve alcuna sorgente luminosa, escludendo quelle molto fioche della Luna, dei pianeti del sistema solare e delle stelle. Non essendoci raggi luminosi e non venendo per tale motivo a contatto con l'atmosfera, il cielo di notte ci pare di colore nero. Come abbiamo spiegato sopra, i raggi luminosi durante il giorno interagiscono con le molecole dell'atmosfera e vengono diffusi in tutte le radiazioni, soprattutto la radiazione del blu, quella con lunghezza d'onda breve. Quando il sole non illumina la faccia nascosta della Terra questo fenomeno non avviene. Sulla Luna il cielo ci apparirebbe sempre nero in quanto il nostro satellite anche se investito da raggi luminosi provenienti dal sole non ha atmosfera.

 

 

Perché il cielo è grigio?

perche-il-cielo-e-grigio-nero

Non è il cielo a diventare grigio, ma sono le nuvole che acquistano quel colore grigio cenere. Se occupano una vasta porzione della volta celeste percepiamo che tutto il cielo sia di colore grigio. Generalmente più le nubi sono dense più appaiono bianche perchè riflettono quasi il 90% della luce del sole. Le nuvole temporalesche appaiono grigie fino al nero quando abbiamo la formazione di goccioline d'acqua sempre più grandi (prima dell'inizio di un temporale. Per tale motivo la densità diminuisce, la riflettanza cala perchè i raggi passano più facilmente, indi le nuvole sembreranno di colore grigio. Ovviamente il grigio dipende anche dallo spessore della nube, più sarà grande più i raggi del sole verrano assorbiti, più le nuvole avranno un colore grigio scuro. Se il cielo è tutto coperto da nuvole molto spesse e cariche d'acqua voltando lo sguardo verso l'alto vedremmo dominare colori tra il nero ed il grigio.

 

Perché il cielo è rosso o arancione?

perche-il-cielo-e-rosso-arancione-tramonto

Lo splendido colore rosso o arancione del cielo al tramonto è dovuto ai raggi solari che radono gli strati dell’atmosfera. In questo caso, proprio perchè il sole sta tramontando, la luce del sole deve attraversare una maggiore consistenza e profondità dell'atmosfera terrestre rispetto al mezzogiorno. I nostri occhi percepiranno più il color rossastro perchè la luce blu viene rifratta di più in più aria.

Il fascino del tramonto suscita da sempre sensazioni di tranquillità ed evasione. Questo è dovuto ai suoi colori che rendono tutto speciale ed indimenticabile. Il tramonto per secoli è stato fonte di ispirazione per tanti poeti ed anche fotografi e tutto questo è da ricercare nella natura e nella correlazione tra luce e atmosfera terrestre.

Come già detto, l'atmosfera terrestre è composta da particelle che possono anche derivare da eruzioni vulcaniche; la luce del sole penetra attraverso esse e diffonde il colore. Pertanto, il suggestivo colore rosso del tramonto proviene dalla posizione del sole rispetto alla terra. Più il sole calerà, più intensa sarà la colorazione rossastra. Più si arriva alla sera, al crepuscolo e più vicino al sole si formerà un arco giallo che sarà visibile subito dopo il tramonto e il colore sarà molto più intenso quasi porpora, fino a sembrare verde all’occhio umano.