De ce ziua soarele este galben si cerul albastru? De ce la apus sau rasarit Soarele este rosu?

In spatiu, cerul este negru si Soarele alb

Vedeti dumneavoastra, daca nu am fi pe Pamant, ci in spatiul cosmic, undeva pe orbita in jurul Pamantului, cerul ar parea negru (presarat cu puncte luminoase – stelele), iar Soarele ar parea alb. Aceste fapte simple spun totusi multe despre Univers si legile sale.

De exemplu, faptul ca cerul este negru in spatiu (si tot negru pe Pamant in timpul noptii) este explicat de faptul ca Universul este finit in spatiu si timp, adica a avut un moment cand a inceput sa existe, moment pe care fizicienii il numesc Big Bang sau Marea Explozie. Este raspunsul la un paradox celebru, vechi de cateva secole, denumit Paradoxul lui Olbers.

Lumina vizibila, de multe culori
Pe de alta parte, Soarele ar aparea alb din spatiu pentru ca lumina ce o trimite Soarele nu are doar o singura culoare, ci toate culorile la care ne-am putea gandi. Unele din ele sunt vizibile, iar lumina din spectrul vizibil poate fi rosie, portocalie, galbena, verde, albastru, violet si indigo (ordinea lor conteaza, asa ca este bine sa retineti “ROGVAIV”). Cand ochiul uman percepe toate aceste culori in cantitati aproape egale, amestecate, precum este cazul luminii de la Soare, ochiul uman percepe alb. Albul nu este asadar lipsa culorii, cum ar parea la prima vedere, ci totalitatea culorilor. in schimb, negrul este lipsa culorilor. Iar cerul arata negru tocmai pentru ca, in afara de punctele luminoase formate de stele, lumina nu mai vine si din alta parte.
Din spatiu, Soarele se vede alb, iar cerul se vede negru.

Lumina (radiatia electromagnetica) poate fi vizibila sau invizibila
In paranteza fie spus, in afara de lumina vizibila sub forma de culori, exista si alte forme de lumina, pe care nu le putem vedea, dar pe care le putem simti ori detecta folosind anumite instrumente. Radiatiile infrarosii sunt percepute de organismul uman sub forma de caldura si sunt emise, de pilda, de un foc sau de Soare. Radiatiile ultraviolete duc la bronzarea pielii organismului nostru atunci cand suntem la plaja. Radiatiile X permit fotografierea interiorului organismului pentru a identifica boli. Undele radio transporta informatia telefoanelor celulare, programelor radio, tv ori a internetului fara fir, iar microundele ne incalzesc laptele dimineata la cuptorul cu acelasi nume.


Toate acestea sunt tot forme de radiatie electromagnetica, asemenea luminii vizibile, desi noi nu le putem vedea. Soarele le emite pe toate acestea, dar nu pe toate in aceeasi cantitate. Soarele emite in cea mai mare parte lumina vizibila, de care formele de viata se folosesc pentru a putea vedea.

Pe Pamant, ziua, cerul este albastru si Soarele galben
Cand suntem pe Pamant, primim aceasta lumina alba, amestec de toate culorile din ROGVAIV, direct de la Soare. Dar in loc sa vedem Soarele ca un cerc alb si restul cerului sa ramana intunecat, percepem soarele galben, iar restul cerului albastru. De ce oare e asa?

Ei bine, pentru a ajunge la noi, care suntem la suprafata Pamantului, lumina de la Soare trece prin mai bine de 30 de km de atmosfera. Or, aerul are o consistenta, fiind format din molecule. Molecule de oxigen, de azot, etc., dar aceasta nu conteaza prea mult pentru discutia noastra. Orice molecule ar fi, fenomenul ar fi asemanator. Asadar, el are loc si pe alte planete, precum Venus sau Marte, care au o alta compozitie a atmosferei.

Ati deschis vreodata o lanterna noaptea? Ati vazut atunci ca lumina nu mergea doar inainte, ci o lua si in alte directii, luminand din ce in ce mai putin in lateral, odata cu deschiderea unghiului. Se imprastia pe margini, ar spune oamenii de stiinta. Ca si cum nu ar merge in linie dreapta. Dar noi am invatat ca lumina merge in linie dreapta. Cum se poate aceasta? Ei bine, lumina merge intr-adevar in linie dreapta, dar numai in vid, adica in spatiul gol. Cand intalneste insa o molecula, in anumite conditii, se intampla ceva fascinant. Lumina este absorbita de molecula. Dar nu pentru totdeauna, caci dupa un timp foarte scurt pentru ochiul uman, molecula “emite” lumina absorbita, cu aceeasi culoare, dar in alta directie. In cazul moleculelor din aer, acestea receptioneaza lumina din directia Soarelui, dar o emit in toate directiile. Lumina este absorbita iarasi si emisa apoi aleator intr-o directie. Fenomenul se repeta de multe ori, fiind vorba de foarte multe molecule in compozitia atmosferei, astfel ca pana la urma intreg cerul capata culoare, si asta nu numai in regiunea in care se gaseste la un moment dat Soarele, insa, cu cat suntem mai aproape de orizont, cu atat culoarea este mai palida, caci este nevoie de mai multe imprastieri pentru ca lumina sa ajunga si acolo, iar fiecare imprastiere succesiva dilueaza cumva din intensitatea luminii.

Am inteles acum de ce intregul cer are culoare si de ce aceasta este mai intensa in centru si mai putin intensa spre orizont. Dar care este aceasta culoare? Ei bine, lumina de toate culorile ce formeaza ROGVAIV este deviata si imprastiata asa cum am descris mai sus. Dar nu orice culoare este tratata la fel! Lumina rosie (R), cea mai de la stanga spectrului vizibil, este deviata cel mai putin. Lumina portocalie (O), urmatoarea in suita de culori ale curcubeului – am precizat mai devreme ca ordinea chiar conteaza – este deviata ceva mai mult, adica ea va aparea si in dreapta si in stanga zonei ocupate pe cer de Soare, in acelasi timp penetrand ceva mai putin in straturile inferioare ale atmosferei. Galben, verde si albastru, indigo si violet urmeaza si ele acelasi principiu. Albastru, indigo si violet sunt deviate cel mai mult, caci sunt cel mai la dreapta in spectru, ajungand astfel sa se imprastie pe intreg cerul. Dintre ele, albastrul este cel mai abundent in lumina provenind de la Soare, tocmai de aceea cerul intreg aparand de culoarea albastru!

Dar de ce Soarele apare galben? Ei bine, daca lumina albastra, violeta si indigou este deviata mult in lateral, ea nu mai apare ca venind din directia Soarelui, ci mai degraba ca provenind din toate directiile. Astfel, din directia Soarelui mai vine doar lumina rosie, portocalie si galbena. Noi vedem combinatia lor, iar cum dintre aceste trei culori galbenul are intensitatea cea mai mare, Soarele ni se infatiseaza ca avand culoarea galbena in timpul zilei in timpul zilei, Soarele apare galben si cerul albastru. Acum suntem capabili sa intelegem si de ce este asa.

Pe Pamant, la apus sau rasarit, Soarele si cerul apar rosii
Dar de ce Soarele apare rosu la rasarit si apus? Ei bine, in timpul zilei, Soarele este sus pe cer si parcurge o distanta de aproximativ 30 de km de atmosfera. Dar la apus si rasarit, Soarele nu mai este deasupra, ci oblic, mai aproape de linia orizontului, ceea ce face ca razele sale sa vina piezis si sa strabata o distanta mai mare in atmosfera. Poate 40, poate 50 de km, in orice caz, mai mult. Strabatand un drum mai lung, lumina galbena, care este cel mai la dreapta din grupul ramas ROG este deviata cel mai mult, astfel ca din directia Soarelui noi nu vedem decat culorile R (rosu) si O (portocaliu), drept pentru care la inceput Soarele va aparea portocaliu, iar pe masura ce va cobori si mai aproape de orizont, distanta strabatuta de lumina in atmosfera va creste si mai mult, pana cand si culoarea O (oranj) dispare si mai ramane doar R (rosu), singur si zgribulit, dar victorios, dand atat culoarea Soarelui, cat si pe cea a cerului.

Rosu si albastru, cele doua extreme

 Rosul este asadar culoarea apusului si rasaritului, pentru ca rosul este cel mai la stanga spectrului vizibil. Albastrul este culoarea cerului, pentru ca este culoarea dominanta din partea dreapta a spectrului. Dar ce inseamna stanga si dreapta spectrului? Cine sau ce ordoneaza culorile astfel? Dupa ce criteriu sunt ele ordonate? Aceasta este o alta poveste frumoasa, ce va fi ori a fost studiata la scoala, la orele de fizica. Sper doar ca v-am (re)trezit interesul.

Rosul se vede de la cea mai mare distanta
Iata o foarte frumoasa poveste drept tema pentru acasa. Se facea ca de un Craciun plin de nameti, pe un ger naprasnic, undeva la tara, unde era un aer limpede de puteai vedea luminitele de toate culorile dintr-un brad de Craciun de la o posta, Mos Craciun venea pe sania sa trasa de reni. La inceput, mosul vedea doar luminile satului, dar apoi a vazut si lumina ferestrei copilului, fara a distinge inca si culorile. Apoi, deodata, vede o prima culoare: rosu. Apoi, pe masura ce se mai apropie, rosului i se mai adauga o alta culoare: portocaliul. Se apropie si mai mult si distinge o alta culoare: galbenul. Ehe, ati ghicit? Culorile vor aparea rand pe rand, continuand cu verde, apoi albastru si asa mai departe si asta deoarece rosul este cel mai putin deviat in atmosfera, penetrand astfel aerul pe cea mai mare distanta.

Daca ati inteles asta, va e clar si de ce culoarea de oprire la semafor este rosul, iar la pornire se foloseste verdele. Tocmai pentru ca rosul se vede de la distanta cea mai mare, dar ca sa distingi verdele trebuie sa fii la o distanta ceva mai mica de becurile semaforului.

Rosul se vede cel mai bine in fum sau ceata

Din acelasi motiv si iesirile de urgenta sunt marcate cu rosu. Caci daca ar fi fum, precum in cazul unui incendiu, moleculele de aer ar fi mai mari, ceea ce ar fi echivalent cu un drum mai lung de parcurs pentru lumina intr-o atmosfera obisnuita. In acest caz, toate culorile ar fi deviate, dar rosul ar fi deviat cel mai putin si atunci ar putea fi zarit de o distanta cat mai mare… Tot de aceea farurile de ceata ale autoturismelor au o culoare cu lungime de unda mare, precum galbenul. Pentru ca pe ceata lumina farurilor ar fi deviata mai mult si nu ar fi vizibile la fel de mult pe directia inainte precum lumina rosie sau portocalie.

Iata cum un singur principiu fizic, imprastierea luminii de diferite culori in mod diferit, de catre moleculele din aer, explica o serie de fenomene care tin de existenta cotidiana si pe care le consideram, poate, de la sine intelese.

Scris de Adrian Buzatu la data de 11-12-2013

http://www.smartnation.ro/de-ce-ziua-soarele-este-galben-si-cerul-albastru-de-ce-la-apus-sau-rasarit-soarele-este-rosu/