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Titolo: Perchè il cielo all'orizzonte è bianco (?)

Ciao,
su alcuni appunti di ottica delle particelle di un professore
americano trovo scritto che la teoria di Rayleigh per la diffusione
della luce da particelle di diametro sufficientemente minore della
lunghezza d'onda della luce incidente spiega perchè il cielo sopra di
noi è blu (facile), perchè al tramonto è rosso (altrettanto facile) e
perchè, quando il sole è ancora in alto nel cielo, l'orizzonte appare
bianco. ???? Prima di tutto a me non pare affatto bianco, semmai un
blu molto saturato, e comunque se pure lo fosse, non vedo come questo
si possa spiegare con la teoria di Rayleigh. Semmai la teoria che
prevede una diffusione poco dipendente dalla lunghezza d'onda, e che
dunque potrebbe produrre un colore bianco, è quella di Mie: forse
sull'orizzonte posso trovare particelle più grandi e pesanti (??), ma
comunque questo non avrebbe senso perchè lo scattering alla Mie è
soprattutto forward scattering, mentre quando osservo il cielo
all'orizzonte col sole in alto nel cielo, sono molto più vicino allo
scattering a 90° che non al forward scattering. Mi aiutate a capire?
Grazie, 
Ciao,
Andrea

Andrea wrote:

Mi sembra che tu conosca abbastanza bene l'argomento e che abbia gia' la 
soluzione in mano.
Il coefficiente di diffusione (K) dipende, come probabilmente sai, oltre 
che da un indice di rifrazione (da definire ma ora lo metto da parte), 
dal parametro adimensionale \sigma: il rapporto tra 2 /pi raggio delle 
particelle e la lunghezza d'onda della radiazione.
Se \sigma << 1 si ha il regime di Rayleigh (K proporzionale a \sigma^4) 
che spiega i fenomeni che giustamente citi: tramonti rossi e cielo 
azzurro.  In questo caso le particelle diffondenti (le molecole) hanno 
praticamente tutte lo stesso raggio e quello che fa variare \sigma e' la 
larghezza spettrale dell'emissione solare.
Per \sigma dell'ordine di 1 o qualche unita' si passa, invece, al regime 
di Mie.  I centri di diffusione sono aerosol atmosferici la cui 
dimensione e' tutt'altro che unica tranne casi molto particolari.  Il K 
in funzione di /sigma, in questo regime oscilla molto rapidamente 
attorno al valore medio 2 e il risultato, come dici, e' che la 
diffusione della luce solare e' abbastanza uniforme nella lunghezza 
d'onda e, in genere, appare bianca.
La funzione di fase della diffusione di Mie ha effettivamente un grosso 
lobo in avanti ma non mancano anche altri lobi: indietro e laterali. 
Direi che si caratterizza, piu' che altro, per funzioni di fase molto 
variabili e complicate in funzione dell'indice di rifrazione del 
materiale degli aerosol e di \sigma. In media questo comportamento viene 
smussato come quello di K e si ha diffusione in tutte le direzioni anche 
se in quantita' NON strettamente uguale.  Tipico esempio di diffusione 
Mie si ha nelle nubi di goccioline d'acqua: bianche o grigie con varie 
sfumature di brillantezza.
E, a proposito di nubi, c'e' un altro caso che, per precisione, non 
posso non menzionare.  Nel caso di diffusione multipla (la luce che ti 
arriva all'occhio subisce piu' di una diffusione), si dimostra che in 
qualsiasi regime, Rayleigh COMPRESO, la dipendenza dalla lunghezza 
d'onda viene smussata e la luce diffusa appare bianca.  Per quanto 
riguarda la diffusione Rayleigh, nella nostra atmosfera questo non accade.
Per concludere: se vedi luce diffusa bianca, se non e' il muro della 
casa di fronte :-), puoi essere abbastanza certo che si tratta di 
diffusione Mie.  Tieni presente che i primi chilometri di atmosfera 
contengono una grande quantita' di aerosol e piu' guardi verso angoli 
zenitali grandi (verso l'orizzonte, per intenderci) piu' il cammino 
ottico nella zona dove stanno gli aerosol si allunga. Risultato: 
fenomeni di diffusione o assorbimento diventano sempre piu' importanti.
Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca

 riguarda la diffusione Rayleigh, nella nostra atmosfera questo non accade.
cosa intendi dire? Che, nella nostra atmosfera, la luce in alto nel cielo
durante il giorno e quella  all'orizzonte durante il tramonto ci arrivano
senza aver subito diffusioni multiple? Perchč se arrivasse dopo aver
subito piů diffusioni, allora, per quanto  dici, anche la diffusione
Rayleigh dovrebbe dare luce bianca, cosa che non vediamo verificarsi.
Ho capito bene?
Grazie ancora,
Ciao,
Andrea
Piccola righetta extra per evitare noie col robomoderatore, perdonatemi ;-)

 sull'orizzonte posso trovare particelle piů grandi e pesanti (??)
Certo, goccioline d'acqua e polvere.
Infatti nelle giornate umide *tutto* il cielo sbianca.