Olhe para cima num dia sem nuvens e o céu estará azul. Mas a luz do Sol é branca, e o ar é transparente. Então de onde vem essa cor?
A resposta está no jeito como a luz do Sol esbarra nas moléculas do ar. Neste artigo, você vai entender esse fenômeno, descobrir por que o céu não é violeta e por que o pôr do sol fica laranja.
O que é a luz do Sol
A luz do Sol parece branca, mas é uma mistura de todas as cores. Isaac Newton mostrou isso no século 17 ao fazer a luz passar por um prisma de vidro: do outro lado, ela se abria num arco com as cores do arco-íris.
Cada cor corresponde a uma onda de luz com um tamanho diferente, o chamado comprimento de onda. A luz vermelha tem ondas mais longas. A azul e a violeta têm ondas mais curtas.
Essa diferença de tamanho é a chave de toda a história.
Onde acontece: na atmosfera
A atmosfera da Terra é formada principalmente por moléculas de nitrogênio e de oxigênio. Essas moléculas são muito menores do que o comprimento de onda da luz visível.
Quando a luz do Sol atravessa o ar, ela bate nessas moléculas e parte dela é desviada para todos os lados. Esse desvio se chama espalhamento. É ele que faz o céu inteiro brilhar, e não só o ponto onde está o Sol.
A curiosidade explicada: o espalhamento de Rayleigh
O espalhamento da luz por partículas muito pequenas foi explicado pelo físico britânico Lord Rayleigh, cujo nome era John William Strutt, no fim do século 19. Por isso, o fenômeno ganhou o nome de espalhamento de Rayleigh.
A regra descoberta por ele é esta: quanto menor o comprimento de onda, mais a luz é espalhada. E a diferença é grande. Segundo a explicação do físico Christopher Baird, da Universidade West Texas A&M, uma cor com o dobro da frequência de outra é espalhada 16 vezes mais.
Na prática, isso quer dizer que a luz azul, de onda curta, é espalhada pelo ar muito mais do que a vermelha, de onda longa. A NASA resume assim: o azul é espalhado mais que as outras cores porque viaja em ondas mais curtas.
Resultado: para onde quer que você olhe no céu, chega aos seus olhos luz azul que foi desviada pelas moléculas do ar. Por isso o céu parece azul.
Então por que o céu não é violeta?
A luz violeta tem ondas ainda mais curtas que a azul. Pela regra de Rayleigh, ela deveria ser ainda mais espalhada. Então por que não vemos um céu roxo?
Há três motivos principais:
- O Sol emite menos violeta do que azul. A luz do Sol não traz todas as cores na mesma quantidade.
- Parte do violeta se perde no caminho. Por ser espalhada com mais força, a luz violeta vai sendo “gasta” mais rápido enquanto atravessa o ar.
- Nossos olhos são mais sensíveis ao azul. O olho humano tem três tipos de células que percebem cor. Elas respondem melhor ao azul do que ao violeta. O cérebro mistura tudo e o resultado final é o azul-claro que conhecemos.
Ou seja, o céu é azul por causa da física do ar e também por causa da forma como os nossos olhos funcionam.
E por que o pôr do sol é laranja?
No começo da manhã e no fim da tarde, o Sol fica baixo no horizonte. Sua luz precisa atravessar uma camada de ar muito mais longa até chegar a você.
Nesse caminho maior, quase toda a luz azul é espalhada para os lados antes de chegar aos seus olhos. O que sobra são as cores de onda longa: amarelo, laranja e vermelho. Poeira e outras partículas no ar podem deixar esse efeito ainda mais forte.
Outras curiosidades
- Na Lua, o céu é preto. A Lua praticamente não tem atmosfera, então não há ar para espalhar a luz. Mesmo de dia, o céu lunar é escuro.
- Em Marte, é ao contrário. A atmosfera de Marte tem menos de 1% da densidade da atmosfera da Terra e muita poeira fina. O céu marciano de dia fica amarelado ou alaranjado, e o pôr do sol ganha um tom azulado ao redor do Sol.
- As nuvens são brancas por outro tipo de espalhamento. As gotinhas de água das nuvens são bem maiores que as moléculas do ar. Elas espalham todas as cores quase por igual, no chamado espalhamento de Mie. Todas as cores juntas formam o branco.
- Nuvens cinzentas são nuvens grossas. Quando a nuvem fica muito espessa, menos luz consegue atravessá-la, e ela parece cinza ou escura.
- O céu não é o reflexo do mar. Essa é uma explicação popular, mas errada. O céu é azul da mesma forma no meio de um continente, longe de qualquer oceano.
Por que isso importa
O espalhamento de Rayleigh não serve só para explicar a cor do céu. Ele ajuda cientistas a estudar a atmosfera da Terra e de outros planetas. A cor do céu de um planeta dá pistas sobre o tamanho das partículas que existem no seu ar.
Perguntas frequentes
O céu é azul por causa do mar?
Não. É o contrário do que muita gente pensa. O céu é azul porque o ar espalha mais a luz azul do Sol.
Quem explicou por que o céu é azul?
O físico britânico Lord Rayleigh, no fim do século 19. O fenômeno leva o nome dele.
Por que o céu fica laranja no fim da tarde?
Porque a luz do Sol atravessa uma camada maior de ar. O azul é espalhado pelo caminho e sobram as cores quentes.
Existe céu de outra cor em outros planetas?
Sim. Em Marte, o céu de dia é amarelado por causa da poeira. Na Lua, que quase não tem atmosfera, o céu é preto.
Por que as nuvens são brancas se o céu é azul?
Porque as gotas de água das nuvens são grandes o bastante para espalhar todas as cores por igual, e todas as cores juntas formam o branco.
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