Perché il mare appare azzurro/blu?

La radiazione luminosa del sole è formata da onde elettromagnetiche con diverse lunghezze d’onda, ma il nostro occhio non riesce a percepirle tutte: riesce a vedere solo le lunghezze d’onda comprese tra la radiazione ultravioletta e la radiazione infrarossa, che corrispondono a: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto;

Il colore degli oggetti che vediamo, dipendono dalla luce assorbita e riflessa da essi, per cui un oggetto appare rosso perché assorbe tutte le lunghezze d’onda (tutti i colori), eccetto quella corrispondente al colore rosso, che viene riflesso e giunge alla nostra retina. L’acqua del mare più superficiale assorbe tutte le lunghezze d’onda, tranne quella corrispondente al blu, che viene riflesso e captato dai nostri occhi ed è questo il motivo per cui nelle giornate di sole, con grandi quantità di radiazione solare, il mare appare blu. Il mare inoltre, assorbe i raggi luminosi in base alla profondità: più si va in profondità e più l’acqua assorbe completamente le varie lunghezze d’onda, non riflettendone alcuna, motivo per cui il fondo del mare appare sempre più tendente al nero a mano a mano che aumenta la profondità. Il colore del mare, specie a riva, dipende anche da altri fattori come il tipo di fondale, eventuale presenza di materiali chimici, presenza o meno di sole/nuvole.

Perché il cielo appare azzurro/blu, il sole giallo ed il tramonto rosso?

Lo spazio del nostro universo è nero, basta guardare un qualsiasi filmato ripreso da un astronauta o, più semplicemente, un film di fantascienza come “2001 Odisse nello spazio”, per saperlo. Come mai dunque osserviamo il colore azzurro quando dalla Terra alziamo gli occhi verso il cielo? E’ l’atmosfera terrestre che fa azzurro il cielo. Se non ci fosse l’atmosfera vedremmo il cielo sopra di noi come nello spazio, cioè assolutamente nero. L’atmosfera terrestre è composta essenzialmente dai gas di azoto ed ossigeno in percentuali rispettivamente del 78% e del 21%. Il restante 1% è composto da argon, acqua (nelle varie forme: gassosa (vapore), liquida (goccioline) e solida (cristalli)) e – negli stati più bassi dell’atmosfera – da polveri, ceneri e sali. La luce emessa dal Sole interagendo con i componenti della atmosfera può essere assorbita o diffusa. La diffusione della luce sui vari elementi presenti nei differenti strati dell’atmosfera, dipende sia dalle dimensioni dell’oggetto colpito che dalla lunghezza d’onda della luce medesima. Le particelle solide e le gocce d’acqua hanno dimensioni maggiori della lunghezza d’onda della luce e quindi la riflettono in tutte le direzioni (indipendentemente dalla lunghezza d’onda ). La luce bianca del Sole, in questo caso, è diffusa senza essere scomposta: ecco perché le nuvole ci appaiono bianche. Le molecole dei gas (azoto e ossigeno), hanno dimensioni confrontabili con quelle delle lunghezze d’onda della luce. In questo caso (“Rayleigh scattering” dal nome di Lord Rayleigh) la diffusione della luce è fortemente dipendente della sua lunghezza d’onda. La luce di maggiore lunghezza d’onda (rossa arancione e gialla) riesce a superare questi minuscoli ostacoli e prosegue nella sua traiettoria rettilinea. La luce blu invece, che ha una lunghezza d’onda più piccola, viene diffusa in tutte le direzioni. Dopo una serie di diffusioni tutta la luce blu è diffusa. La luce azzurra è dunque in tutte le direzioni e oscura le stelle. Questo processo avviene negli stati più alti dell’atmosfera. In una giornata senza nubi quindi, in qualunque direzione volgiamo il nostro sguardo, la luce blu diffusa dai gas in alta atmosfera raggiunge i nostri occhi. Questo spiega il perché il cielo ci appare azzurro. Per questa stessa ragione la luce proveniente direttamente dal Sole diviene più gialla. E’ sempre il processo di diffusione che spiega anche perché, al tramonto, l’orizzonte si colora di rosso. Al tramonto i raggi solari sono radenti gli strati dell’atmosfera. La luce blu viene diffusa dai gas presenti negli strati più alti. La luce radente attraversa un grande spessore di atmosfera e solo la luce rossa penetra fino a raggiungere gli stati dove viene parzialmente diffusa dalle particelle solide presenti a queste altezze colorando quindi il cielo e le nubi, nella direzione del Sole, di arancio, rosso e talvolta viola. Anche il Sole appare rosso e non più giallo poiché appunto solo la luce rossa riesce a penetrare e raggiungere il nostro occhio.

Ricordiamo che sulla nostra Luna – come su ogni pianeta o satellite senza atmosfera – il cielo appare nero ed il Sole assolutamente bianco, dall’alba al tramonto.

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