Céu azul . . . Por quê?
Autor: Admin | Publicado: 2011-04-19T06:55:00-07:00

Céu azul . . . Por quê?



ConstataçãoDesde  que o céu não fique completamente encoberto por nuvens, poderemos ver  que ele é azul. Ao nascer do sol e, pelo fim da tarde, quando ele se põe  no horizonte, o céu exibe uma coloração um tanto vermelha. Essas duas  observações estão relacionadas e poderão ser postas em destaque pelo  experimento que detalharemos.

Material
Uma  boa lanterna (as de três ou quatro pilhas com feixe estreito são as  melhores), um aquário para 10 ou 15 litros com vidros bem limpos, 250  mililitros (1 xícara) de leite e uma colher de madeira de cabo longo.

Procedimento
Coloque  o aquário sobre uma mesa (pequena) no centro da sala, de modo que você  possa vê-lo de todos os lados. Preencha-o com água até 3/4 do seu nível  total. Acenda a lanterna e mantenha-a encostada numa das paredes do  aquário, ao longo de seu comprimento. Pode ser previsto um suporte para  manter a lanterna assim.



Tente  observar o feixe de luz que se propaga pela água. Difícil, não é?  Talvez você possa ver algumas partículas de pó em suspensão na água;  elas aparecem brancas. De qualquer modo que você olhe é, todavia,  bastante difícil ver exatamente onde o feixe de luz atravessa a água.

Acrescente aproximadamente 60 mililitros (1/4 de xícara) de leite na água e misture com a colher de madeira.

Segure  a lanterna contra a lateral do aquário, como foi feito antes. Repare  que o feixe de luz agora é fácil de ser visto ao atravessar a água.  Observe o feixe de luz olhando pelas outras laterais e pela face oposta a  da lanterna, por onde a luz escapa do recipiente. Repare que, de lado, o  feixe é visto ligeiramente azul e na extremidade oposta, aparece um  pouco amarelado.

Acrescente  outro 1/4 de xícara de leite na água e mexa. Agora o feixe de luz  apresenta-se mais azulado quando visto de lado, e com um amarelo mais  intenso olhando-se pela face oposta à entrada da luz; até mesmo um tom  alaranjado pode ser observado.

Acrescente  o restante do leite na água e mexa a mistura. Agora, visto de lado, o  feixe de luz mostra-se bem azul e bastante laranja visto pela face  oposta à da entrada da luz. Além disso, você poderá observar que o feixe  de luz aparece mais espalhado do que nas primeiras observações; não é  visto agora tão estreito como antes.

O que será que faz o feixe de luz da lanterna aparecer azul, quando visto de lado, e laranja quando visto de frente?

A  luz normalmente propaga-se em linha reta, a menos que encontre as  bordas de algum material pelo meio do caminho. Quando o feixe de luz de  uma lanterna propaga-se no ar, não vemos o feixe, observando-o de lado,  porque o ar é bastante uniforme (homogêneo e transparente); a luz nele  propaga-se em linha reta. O mesmo é verdadeiro quando o feixe de luz  caminha pela água, como nesta experiência. A água é uniforme, e o feixe a  percorre em uma linha reta. Porém, se houver algumas partículas de pó  no ar ou na água, poderemos observar um vislumbre do feixe porque a luz é  difundida (ver nota no final do projeto) (decomposta) ao encontrar as bordas das partículas de pó.

Quando  você acrescentou leite na água, você acrescentou nela muitas partículas  minúsculas. Leite contém muitas partículas minúsculas de proteína e  gordura que ficam em suspensão na água. Estas partículas difundem  a luz e fazem o feixe da lanterna tornar-se visível quando visto de  lado. Cores diferentes de luz são separadas, nesse espalhamento, em  ângulos diferentes. Luz azul é desviada da direção original muito mais  que a laranja ou a luz vermelha. Como nós vemos a luz difundida  na direção perpendicular ao feixe, e como a luz azul é a que se difunde  mais (sofre maior desvio), o feixe aparece azul. Uma vez que o laranja e  o vermelho são menos difundidos, essas cores caminham em linha reta  seguindo mais de perto o feixe inicial de luz branca. Por isso, quando  você olha diretamente no feixe de luz da lanterna (de frente), aparece  laranja ou vermelho, ou seja, o que resta da luz branca.

O que tem esta experiência a ver com céu azul e com o pôr-do-sol laranja?

A  luz que você vê quando você olha o céu é a luz solar, que é espalhada  por partículas de pó na atmosfera. Se não houvesse nenhuma difusão  (espalhamento em cores), toda a luz proveniente do Sol cairia em linha  reta para a Terra e o céu apareceria escuro, como ocorre à noite. A luz  solar é difundida pelas partículas de pó, da mesma maneira como a luz da  lanterna é difundida pelas partículas de leite nessa experiência.

Olhar  para o céu é como olhar o feixe da lanterna de lado: você está olhando  luz difundida que é azul. Quando você olha diretamente para o Sol se  pondo no horizonte, do mesmo modo que olhou a luz da lanterna de frente,  você estará observando apenas a luz que é bem pouco difundida  (desviada), ou seja, o laranja e o vermelho.

Qual a causa para o Sol aparecer com tonalidade laranja ou até mesmo vermelho ao pôr-do-sol ou ao amanhecer?



Ao  pôr-do-sol ou ao amanhecer, a luz solar que nós observamos percorreu um  caminho bem mais longo através da atmosfera terrestre que a luz solar  que nós vemos ao meio-dia. Nesse longo trajeto muitas cores foram  difundidas (e portanto retiradas do feixe de luz branca), sobrando para  nossos olhos parte do amarelo e luz vermelha. E é o que vemos!

NOTAO  termo difundir, para explicar o fenômeno de "espalhamento" e separação  de alguns comprimentos de onda em função da inclinação do Sol e da  composição da atmosfera, requer uma explicação complementar sobre a  seqüência dos fenômenos responsáveis.

Difundir é  termo comumente restrito ao fenômeno da difusão da luz, referindo-se  tão somente a uma distribuição da intensidade do feixe de luz refletido  por uma superfície rugosa, áspera. Na difusão simples o que acontece,  então, como resultado da incidência de luz branca sobre uma superfície  irregular, nada mais é do que uma ampla abertura do feixe (para todas as  direções), sem que, entretanto, ocorra a separação em diferentes cores.

Vamos  fazer uma analogia: imagine um compacto "feixe de pessoas" saindo da  sala de espetáculo de um cinema pelo típico corredor apertado (isso  simula o feixe de luz branca incidente); ao chegarem na ampla porta de  saída (isso simula a superfície áspera), as pessoas se espalham tomando  diferentes rumos sem que ocorra qualquer separação seletiva como, por  exemplo, homens por aqui, mulheres por ali, crianças só por esse  caminho, gestantes sigam por essa direção etc. Isso simula a difusão, o  compacto feixe espalha-se, mas não há nenhuma separação seletiva. Não é  isso o que ocorre no fenômeno do Céu.

O difundir,  usado nessa descrição, refere-se ao efeito de "espalhamento". No  "espalhamento" ocorre não só a abertura do feixe (seguindo para todas as  direções), como também a separação seletiva de cores; algo que não  acontece na simples "difusão da luz". No caso do espalhamento há uma  "reirradiação" ou "reemisão" (osciladores atômicos) de energia luminosa  pelas partículas gasosas da atmosfera. As partículas absorvem a energia  do feixe incidente e a retransmitem em outras freqüências. A onda  incidente, proveniente do Sol, está na região da luz visível, enquanto  que as freqüências naturais das moléculas gasosas da atmosfera estão na  região do ultravioleta. Quanto maior for a freqüência da luz incidente,  mais "espalhamento" teremos. No caso do céu azul, estamos todos  inundados por essa luz azul reirradiada por todas as moléculas, em todas  as direções.

Uma  analogia singular é a comparação desse espalhamento com o efeito  estufa: nesse, a luz branca entra na estufa (ambiente com revestimento  de vidro) incidindo nos componentes em seu interior (mesa, cadeira,  vasos, flores, folhas etc.) sendo absorvida. Tais componentes,  retransmitem essa energia recebida, agora mais na região do  infravermelho, que não consegue atravessar o vidro. A temperatura no  interior aumenta, pois está inundado de infravermelho.

O  efeito de espalhamento (difusão, absorção e retransmissão da energia  luminosa em outras freqüências) é fundamental, pois é o mecanismo físico  existente na reflexão, na refração e na difração.

Até mais.