Muitos de nós já olhamos para o alto e perguntamos: “Por que o céu é azul?” Responder a essa pergunta levou séculos e o trabalho de grandes mentes, como Aristóteles, Isaac Newton, Thomas Young, James Clerk Maxwell e Hermann von Helmholtz.
A explicação envolve uma mistura complexa de fatores: as cores na luz solar, o ângulo em que a luz atravessa a atmosfera terrestre, o tamanho das partículas suspensas no ar e como nossos olhos percebem as cores.
Os fundamentos da luz e da cor
Antes de entender por que o céu é azul, é importante compreender o que é a cor.
Do ponto de vista da física, a cor é definida pelos comprimentos de onda da luz visível que chegam a um sensor, como o olho humano. A luz pode ser refletida, dispersada ou emitida por um objeto, e os comprimentos de onda resultantes determinam sua cor.
Por exemplo, a luz solar contém todas as cores do espectro visível, como demonstrou Isaac Newton com um prisma. Isso significa que o sol tem o potencial de gerar todas as cores que vemos.
Ao contrário do que aprendemos na escola, uma banana não parece amarela porque reflete apenas luz amarela. Na verdade, ela dispersa também luz laranja e vermelha, além de pequenas quantidades de outras cores. O motivo de parecer amarela está em como nossos olhos interpretam essa mistura de cores dispersadas.
Agora, vamos explorar o que dá ao céu seu tom azul marcante.
A ciência do céu azul: dispersão de Rayleigh
A atmosfera está cheia de átomos, moléculas e partículas que interagem com a luz solar. Sem essas partículas, ou se a Terra não tivesse atmosfera, veríamos o sol como uma estrela brilhante contra um céu completamente escuro.
No entanto, nem todos os comprimentos de onda da luz solar se dispersam da mesma forma. Comprimentos de onda mais curtos e energéticos, como violeta e azul, dispersam-se com mais eficácia do que os mais longos, como vermelho e laranja. Essa dispersão depende do tamanho das partículas atmosféricas em relação aos comprimentos de onda da luz.
Em 1871, Lord Rayleigh desenvolveu uma fórmula para descrever esse fenômeno. O modelo de dispersão de Rayleigh mostrou que comprimentos de onda mais curtos dispersam muito mais (inversamente proporcional à quarta potência de seu comprimento de onda). Como resultado, a luz azul, que possui um comprimento de onda mais curto do que a maioria das outras cores visíveis, se dispersa amplamente em todas as direções, criando o céu azul que vemos.
Por que o céu não é violeta?
Se a luz violeta se dispersa ainda mais do que a azul, por que o céu não parece violeta? A resposta está na percepção humana.
Nossos olhos utilizam células cones — cerca de 5 milhões em cada retina — para perceber cores. Esses cones são sensíveis a faixas de comprimentos de onda que se sobrepõem, mas nossos olhos são menos sensíveis à luz violeta. Além disso, a luz dispersa no céu é uma mistura de comprimentos de onda violeta, azul e branco, e nosso cérebro interpreta essa combinação como azul-claro.
Mudanças de cor: pores do sol, poluição e mais
A cor do céu não é estática — ela muda de acordo com condições como poeira, poluição e vapor d’água, que influenciam como a luz é dispersa e absorvida.
No pôr do sol, por exemplo, a luz solar atravessa uma porção maior da atmosfera antes de alcançar nossos olhos. Os comprimentos de onda mais curtos se dispersam, deixando apenas os mais longos, como vermelho e laranja, responsáveis pelos tons deslumbrantes do crepúsculo.
Já em Marte, o céu parece ter um tom amarelado devido à névoa permanente de poeira em sua atmosfera, que dispersa a luz de forma diferente da atmosfera terrestre.
Seja o azul suave de um céu de verão ou os tons vibrantes de um pôr do sol, as cores que vemos acima são um lembrete constante da interação entre física, percepção e nossa atmosfera única.
