Il colore del cielo

“Lisa dagli occhi blu” è stata una delle canzoni simbolo degli anni Sessanta. Io lo so, anche se sono nato solo un anno prima dell’uscita di quella canzone, perché i miei genitori fanno proprio parte di quella generazione, e me ne parlavano spesso.

Come accennavo in “La luce – Ottica”, la luce è una radiazione elettromagnetica percepibile dall’occhio umano e trasformata dal cervello in sensazioni visive. Quindi Mario Tessuto, quando parlava di Lisa (scritta da Giancarlo Bigazzi, l’indimenticabile autore di altre canzoni a colori, come “Montagne verdi” e “Rose Rosse”, nonché membro fondatore degli Squallor), vedeva proprio gli occhi blu.

Come il cielo. Ma perché il cielo è blu? E perché il Sole, al tramonto, appare rosso?

Facciamo un passo indietro.

La luce proveniente dal Sole, che permea tutto ciò che vediamo (lo vediamo proprio perché c’è la luce), è composta dalla sovrapposizione di onde elettromagnetiche di diverse lunghezza d’onda: dalla radiazione che percepiamo come violetta fino alla radiazione che ci appare rossa, passando per il blu, verde, giallo, arancio. Il cosiddetto spettro dei colori.

Prima di giungere a noi, un raggio solare attraversa l’atmosfera, che è composta per il 78% da azoto e per il 21 % da ossigeno. Sono anche presenti argon, acqua (in forma di vapore, goccioline e cristalli di ghiaccio) e particelle solide (polveri, ceneri dai vulcani e sale dal mare).

Gli effetti dell’interazione tra la luce e un oggetto dipendono fondamentalmente da due cose: dalla lunghezza d’onda della radiazione e dalle dimensioni degli oggetti su cui questa incide.

Le particelle di polvere e le goccioline d’acqua sono molto più grandi della lunghezza d’onda della luce visibile: in questo caso la luce viene riflessa in tutte le direzioni allo stesso modo, indipendentemente dalla propria lunghezza d’onda. Le molecole di gas, invece, hanno dimensioni inferiori e la luce si comporta diversamente a seconda della sua lunghezza d’onda.

La luce rossa ha una lunghezza d’onda maggiore e tende a “scavalcare” le particelle più piccole senza “vederle”; questa luce, dunque, interagisce molto debolmente con l’atmosfera e prosegue la sua propagazione rettilinea lungo la direzione iniziale. Al contrario, la luce blu ha una lunghezza d’onda inferiore e quindi viene riflessa in tutte le direzioni.

È importante considerare che la trasparenza di un corpo dipende, oltre che dalla sua natura, anche dal suo spessore. Per esempio, un foglio di carta velina è translucido, ma piegandolo più volte o sovrapponendo più fogli di carta velina, la luce non passerà più attraverso di esso.

Ma torniamo al nostro raggio di Sole che passa attraverso l’atmosfera. Abbiamo detto che i raggi con lunghezza d’onda maggiore passano e quelli di lunghezza d’onda minore vengono deviati.

Questa diffusione differenziale è chiamata, in inglese, “Rayleigh scattering” (da John William Strutt Rayleigh, premio Nobel 1904 per la Fisica).

Più precisamente, la quantità di luce diffusa è inversamente proporzionale alla quarta potenza della lunghezza d’onda (1/λ4).

In realtà, secondo questo principio, dovremmo vedere il cielo viola. Per capire perché percepiamo il cielo come blu, dobbiamo prendere in considerazione altri due fenomeni:

  • lo spettro della radiazione solare ha il suo picco nelle lunghezze d’onda blu e scende per le lunghezze d’onda della viola.
  • Inoltre, i nostri occhi sono composti da tre tipi di coni, che rilevano i colori rosso, verde e blu. Quindi, i coni blu, in funzione della lunghezza d’onda, hanno una sensibilità molto più alta per il colore blu che per il colore viola.

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Ricapitolando, nell’attraversare l’atmosfera, la maggior parte della radiazione di maggior lunghezza d’onda prosegue la sua traiettoria rettilinea. La luce rossa, arancione e gialla viene influenzata solo in minima parte dalla presenza dell’aria. Al contrario, la luce blu è diffusa in tutte le direzioni. In qualunque direzione si osservi, parte di questa luce giunge ai nostri occhi. Il cielo, pertanto, appare blu.

L’effetto è amplificato al tramonto, quando il Sole è vicino all’orizzonte. I raggi solari diretti attraversano uno strato maggiore di atmosfera e vengono maggiormente impoveriti della componente blu. Il Sole, dunque, diventa sempre più rosso man mano che il tramonto procede.

Le nuvole e la nebbia ci appaiono bianche perché consistono di particelle più grandi delle lunghezze d’onda della radiazione visibile, e diffondono tutti i colori allo stesso modo.

Se abitassimo sulla Luna, a causa dell’assenza di atmosfera il cielo apparirebbe nero e il Sole sarebbe bianco (è così che gli astronauti hanno visto la nostra stella quando sono stati nello spazio).

Un’altra cosa. Comunemente si pensa che l’oceano sia blu perché riflette il colore del cielo, ma è una spiegazione del tutto errata.

Il colore dell’oceano dipende invece dal modo in cui questo assorbe la luce, esattamente come tutte le altre cose. Quando la luce del Sole colpisce l’oceano, l’acqua assorbe a differenti profondità i colori delle radiazioni infrarosse, ma anche di quelle ultraviolette: ciò che rimane per ultimo, e che vediamo, sono le radiazioni corrispondenti al blu.

L’oceano può assumere anche diverse colorazioni, come rosso o verde, se la luce “rimbalza” su oggetti come sedimenti o alghe. Ad ogni modo, l’intensità del blu varia in base alla capacità che l’acqua ha di assorbire la luce: in un bicchiere è trasparente perché non ci sono abbastanza molecole d’acqua da assorbire una sufficiente quantità di luce. L’oceano invece diventa sempre più blu man mano che si scende in profondità: le molecole d’acqua assorbono come prima cosa le radiazioni infrarosse, rosse e ultraviolette, poi quelle gialle, verdi e viola. L’ultima ad essere assorbita è quella blu.

Quindi, Lisa aveva gli occhi blu o era Mario Tessuto che li vedeva blu?

11 pensieri riguardo “Il colore del cielo

  1. E pensare che ho il 45 giri originale.

    Ad ogni modo mi sembra di ricordare il tentativo della prof alle superiori di farmi capire il concetto del “colore del cielo”. Nemmeno lei riuscì a farmi capire completamente, anche se oggi forse qualcosina il mio cervello lo ha elaborato.

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  2. Entrambe le cose con in più la variabile soggettiva della personale percezione di ognuno di noi che non è esattamente la stessa per tutti fino ad arrivare ai daltonici che vedono gli stessi colori interpretandoli diversamente! Non a caso ho usato la parola interpretare poiché, negli ultimi anni, le ricerche in ambito neurologico e cognitivo hanno leggermente ribaltato quell’assunto in base al quale la luce viene ricevuta dagli occhi e poi “decodificata” dal cervello.In realtà il meccanismo è più complesso e più che una decodifica avviene una sorta di feedback.In pratica il cervello elabora prima di ” vedere” ciò che si aspetta di vedere e quando effettivamente la luce gli arriva controlla che effettivamente ciò sia giusto.Questo aspetto alla fine ha spiegato una infinità di anomalie visive come i deja vu, le allucinazioni o le veggenze! Insomma, questo è un ambito della scienza che è appena all’inizio dell’esplorazione ed è di un fascino immenso!

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        1. 😂 Basta addestrarle. L’altro giorno mia moglie mi ha detto di comprare lo shampoo e per descriverlo ha detto “quello rosso”, dopo la marca. L’ho comprato, e arrivato a casa le ho fatto notare che non era proprio rosso, ma fucsia. E lei: “e che ne so se capisci qual è il fucsia (e ha ragione)!” 😂 😂

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