Por que o céu é azul (e o pôr do sol é laranja)

A luz do Sol tem todas as cores

A luz do Sol parece branca, mas é a mistura de todas as cores do arco-íris. Cada cor viaja como uma onda com um tamanho diferente: o vermelho tem ondas mais longas, o azul e o violeta, mais curtas.

O ar espalha mais o azul

Ao atravessar a atmosfera, a luz bate em moléculas de gás, principalmente nitrogênio e oxigênio. Essas moléculas espalham a luz para todos os lados, e esse espalhamento é muito mais forte para as ondas curtas. Por isso o azul se espalha pelo céu inteiro e chega aos nossos olhos vindo de todas as direções. A NASA explica o fenômeno assim no seu site educativo.

Os cientistas chamam isso de espalhamento de Rayleigh, em homenagem ao físico britânico Lord Rayleigh, que descreveu o efeito no século 19.

Fonte: NASA Space Place, Why is the sky blue?.

Se o violeta é ainda mais curto, por que o céu não é violeta?

O violeta se espalha até mais que o azul, mas três fatores pesam contra ele: o Sol emite menos violeta, parte dele é absorvida no alto da atmosfera e nossos olhos são bem mais sensíveis ao azul. O resultado que o cérebro enxerga é um céu azul-claro.

Por que o pôr do sol fica laranja

No fim da tarde, a luz do Sol atravessa uma camada de ar muito mais longa até chegar até nós. No caminho, quase todo o azul já foi espalhado para os lados. Sobram os tons de ondas longas, amarelo, laranja e vermelho, que pintam o horizonte. Poeira, fumaça e poluição no ar podem deixar o entardecer ainda mais avermelhado.

Por que as nuvens são brancas

Se o ar espalha mais o azul, por que a nuvem no meio do céu azul aparece branca? Porque o tamanho do que espalha a luz muda tudo. As moléculas de gás são muito menores que o comprimento de onda da luz e espalham mais as ondas curtas, o azul. Já as gotículas de água da nuvem são grandes o bastante para espalhar todas as cores quase por igual, e a soma de todas as cores é o branco.

Quando a nuvem fica carregada de água, menos luz atravessa e ela aparece cinza.

Fonte: NASA Space Place, Why is the sky blue?.

E por que o mar parece azul

Parte da cor do mar é o reflexo do céu, mas não é só isso. Segundo o serviço oceanográfico dos Estados Unidos, a própria água absorve mais as cores de ondas longas, como o vermelho, e deixa passar o azul, que penetra mais fundo e é espalhado de volta.

Por isso um copo de água parece incolor e o oceano aberto parece azul: a diferença é a quantidade de água que a luz atravessa. Partículas, algas e sedimento mudam esse azul para verde ou marrom perto da costa.

Fonte: NOAA Ocean Service, por que o oceano é azul.

E em outros planetas?

Em Marte, a poeira fina muda o jogo: o céu de dia tende a um tom amarelado ou alaranjado, e o pôr do sol ganha tons azulados perto do Sol. O que vemos no céu depende do que está no ar. Veja também o que a cor favorita diz sobre você e por que o tempo parece passar mais rápido.