Por que o céu diurno é azul e o noturno escuro?

A cor do céu está intimamente ligada com a atmosfera de um planeta (ou sua ausência, é claro). No planeta Mercúrio, desprovido de atmosfera, o céu é sempre escuro, independente da presença do Sol. Na Terra, temos uma atmosfera rica em nitrogênio. Outros componentes dignos de nota em nossa atmosfera são o oxigênio, o gás carbônico, o ozônio e o vapor d'água. 

Pois bem, todos estes gases são compostos por moléculas distintas e fazendo-se uma “média ponderada”, levando-se em consideração as quantidades relativas de cada gás, chegamos a uma grandeza um tanto abstrata que é o “tamanho médio das moléculas da nossa atmosfera”. Quando um raio de luz entra na atmosfera, ele muda de direção. Esse fenômeno é chamado refração. Cada comprimento de onda (ou seja, cada cor) sofre uma refração ligeiramente diferente e assim as cores se separam. Além disso, as moléculas da atmosfera também absorvem certas cores e refletem outras tantas. O conjunto desses fenômenos (refração, absorção e reflexão) pode ser chamado de “espalhamento”. Cada atmosfera, devido ao tamanho médio de suas moléculas, espalha a luz de forma diferente. 

A atmosfera terrestre privilegia, na maior parte do dia, a difusão da cor azul em seu espalhamento. Mas isso depende também do ângulo de incidência da luz! Tanto é que nos crepúsculos (nascer e ocaso), o céu adquire tons avermelhados. Para ângulos rasantes, o espalhamento difunde mais a cor vermelha. (Uma curiosidade: em Marte o fenômeno é oposto. Como o tamanho médio das moléculas atmosféricas é outro, lá o céu diurno é rosado e durante os crepúsculos ele fica azulado!) Durante a noite, não há astro que produza uma incidência luminosa forte o suficiente para causar algum tipo de espalhamento e, por isso, vemos a atmosfera como ela realmente é: transparente! E por isso o céu noturno é escuro.

*Com informações do Planetário do Rio

Por que o céu é azul?

Essa é possivelmente a maior pegadinha da ciência. Na realidade, não é azul. Aliás, não tem cor alguma. Tudo depende de como o cérebro humano interpreta a radiação eletromagnética visível, ou seja, a luz do sol. 

Embora a luz do sol pareça branca, é, na realidade, uma mistura das cores do arco-íris. Isaac Newton demonstrou isso ao usar um prisma para separá-las, um truque inteligente chamado refração. Essas cores são a região visível do espectro eletromagnético. 

Inclui poderes de super-heróis, raios gama e raios-x por um lado, e as menos interessantes micro-ondas e ondas rádio por outro. 

As ondas de luz nesse espectro são tão pequenas, que são medidas em nanômetros, a bilionésima parte de um metro. 

Cada cor tem seu próprio comprimento de onda e frequência. Mas no espaço, se combinam para produzir luz branca e todos se deslocam à mesma velocidade, a velocidade da luz. 

O espaço parece preto. Não existe atmosfera, não existem gases no espaço para dispersar a luz. O resultado é que não dá para ver nada. Nada refrata a luz, nem a reflete, por isso, fica preto. 

A ação só começa quando a luz chega na Terra e bate em moléculas de oxigênio e nitrogênio, que compõem 99 por cento da nossa atmosfera. 

Depois, as cores começam a se separar, e algumas apanham mais do que outras. 

Um cientista, Lord Raleigh, provou que quanto maior a energia e menor o comprimento de onda, mais facilmente fótons de luz seriam dispersados por partículas no ar e mudariam de direção, não seguindo a trajetória original. 

Dada esta conclusão, a luz azul, como um comprimento de onda curto, se dispersa facilmente. 

Quando chegam na atmosfera, as moléculas de ar dispersam a luz azul, enquanto que as outras cores passam ilesas. A luz azul parece vir do céu e chegam aos nossos olhos. Daí, o céu azul. 

No nascer e no pôr do Sol, o sol está em um ângulo mais baixo no céu e tem de penetrar uma profundidade maior da atmosfera. E essa luz se dispersa muito mais. A luz azul que vemos normalmente durante o dia se dispersa. É a luz que menos se dispersa, laranja e vermelha, que penetra e chega nos olhos. É essa luz que nós vemos, ou que nosso cérebro acha que vê no nascer e no pôr do Sol. Os laranjas e os vermelhos são os que menos se dispersam.

Os nossos olhos apenas captam o comprimento de onda e enviam o sinal ao cérebro. O cérebro decide a cor desse comprimento de onda e cria a imagem, em tempo real. 

Assim se “cria” o céu azul.