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Il cielo è blu

Scopriamo per quale motivo il cielo è blu e il tramonto è rosso
Quando il sole porta con sé la luce attraverso l’atmosfera, la luce blu riesce a diffondersi di più rispetto agli altri colori e lascia un tocco dominante giallo-arancio alla luce che trasmette. La luce che si diffonde rende blu il cielo, quella che viene trasmessa rende rosso-arancio il tramonto.

Blue Sky Main
Blue Sky Mat

Strumenti e materiale

  • Scatola di plastica trasparente o becher capiente, vaso o acquario
  • Acqua di rubinetto
  • Torcia
  • Qualche goccia di latte (o latte in polvere) da aggiungere all’acqua dell’acquario per rendere visibile il raggio
  • Filtro polarizzatore, per esempio la lente di un vecchio paio di occhiali da sole polarizzati
  • Facoltativo: cartoncino bianco
Blue Sky Assembly

Assemblaggio

  1. Riempite d’acqua il contenitore.
  2. Posizionate la fonte di luce in modo che il raggio attraversi il contenitore. (Come nel disegno sotto, cliccate per ingrandirlo.)
  3. Aggiungete qualche goccia di latte alla volta (oppure del latte in polvere, una presa alla volta). Mescolate fino a vedere chiaramente il raggio di luce che attraversa il liquido.

Ecco che cosa dovete fare e che cosa noterete

Osservate il raggio di luce dal lato del contenitore e poi dall’estremità (come nel disegno sopra). Potete anche fare in modo che la luce punti verso un cartoncino bianco posto all’altra estremità del contenitore. Se osservato dal lato, il raggio sembra azzurro-bianco, dall’estremità sembra giallo-arancio.

Se avete aggiunto una quantità sufficiente di latte all’acqua, riuscirete a vedere il colore del raggio che cambia passando da azzurro-bianco a giallo-arancio sulla sua lunghezza.

Che cosa accade?

La luce del sole è bianca ed è composta quindi da tutti i colori: rosso, arancio, giallo, verde, blu e violetto.

La luce è un’onda e ogni colore corrisponde a una frequenza diversa, quindi a una lunghezza d’onda diversa.

I colori dell’arcobaleno sono disposti in ordine di frequenza: la luce blu e quella violetta hanno frequenze più alte rispetto alla luce gialla, arancio e rossa.

Quando la luce bianca del sole attraversa l’atmosfera terrestre si scontra con le molecole di gas. Queste molecole fanno diffondere la luce. La luce con una minore lunghezza d’onda viene riflessa maggiormente nell’atmosfera e, visto che la luce blu ha onde molto più corte, viene riflessa circa dieci volte di più rispetto a quella rossa.

A ciò si aggiunge il fatto che la frequenza della luce blu, rispetto a quella rossa, è più vicina alla frequenza risonante degli atomi e delle molecole presenti nell’aria. Ciò significa che, se colpiti, gli elettroni legati alle molecole presenti nell’aria oscillano a una frequenza naturale che è ancora più alta della frequenza della luce blu. La luce blu colpisce gli elettroni con una frequenza che è simile alla loro frequenza risonante naturale, quindi viene riflessa in ogni direzione in un processo noto come scattering (o diffusione). La luce rossa che non viene diffusa prosegue nella sua direzione iniziale. Se guardiamo il cielo, la luce che vediamo è la luce blu diffusa.

Ma allora perché il tramonto è così rosso-arancio? Quando il sole è all’orizzonte, la sua luce percorre una distanza maggiore attraverso l’atmosfera per arrivare ai nostri occhi, rispetto a quando è alto nel cielo. Una volta che arriva ai nostri occhi, la maggior parte dei colori sono stati rimossi per diffusione, quindi la luce che vediamo tende al rosso-arancio.

La luce violetta ha una lunghezza d’onda inferiore anche rispetto alla luce blu, quindi viene diffusa ancora di più. Ma allora perché il cielo non è violetto? Semplicemente perché non c’è abbastanza luce violetta. Il sole genera una quantità decisamente maggiore di luce blu, quindi la luce che viene diffusa nel cielo è prevalentemente blu.

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