Perché il cielo è blu? – Cap. 4: Dai tramonti Rossi al raggio verde

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Oggi andiamo incontro a tutta una serie di casistiche più o meno eccezionali che vale la pena di giustificare perché, come ben sappiamo, il cielo non è sempre di un azzurro acceso e splendente, ad esempio al tramonto. Avevi già capito il perché leggendo la puntata precedente?

Scattering di Mie

A quote più basse, infatti, l’atmosfera diventa più densa e soprattutto si possono trovare particelle di dimensioni maggiori, paragonabili alla lunghezza d’onda della luce nello spettro visibile. Sotto queste condizioni, trova applicazione la legge di Mie, secondo la quale la diffusione avviene in maniera uguale in tutte le direzioni per tutti i colori: di conseguenza, la luce mantiene il suo caratteristico colore bianco brillante.

In particolare, le particelle con queste dimensioni, responsabili della diffusione della luce bianca, sono polveri e vapore acqueo, e questo spiega il colore bianco delle nubi e della nebbia, ma anche l’azzurro pallido di una giornata con alta umidità o elevate concentrazioni di polveri e smog nell’aria. Al contrario, un cielo blu intenso e limpido, è indice di ottima qualità dell’aria e scarsa umidità (poco vapore acqueo in sospensione). Ci sono poi le nubi più scure, che preannunciano un grosso temporale, e che sono tanto fitte da far rimbalzare più e più volte la luce, riflettendone buona parte anche verso l’alto e facendone passare poca verso il basso.

Effetto Tyndall

Effetto… tramonto

Vogliamo non parlare dei colori magnifici del tramonto? 

Ebbene, a mezzogiorno, quando il Sole è a picco sopra le nostre teste, la luce percorre il tragitto più breve attraverso l’atmosfera per raggiungere il suolo: il violetto e il blu vengono in parte diffusi, un po’ meno il verde, mentre il giallo e il rosso (le lunghezze d’onda maggiori) proseguono quasi indisturbati per la loro strada. Essendo il giallo il colore predominante nello spettro visibile, il Sole (guai a guardarlo ad occhio nudo) appare proprio di questo colore. 

Verso il tramonto, però, la nostra stella si abbassa sull’orizzonte, cosicché per semplici considerazioni geometriche la luce deve attraversare uno strato molto più spesso di atmosfera. Ecco che man mano che i raggi avanzano, le componenti violetto e blu si esauriscono completamente per diffusione, al verde tocca la stessa sorte e infine resistono fino ai nostri occhi solo il giallo e il rosso, che risultano nell’arancio acceso di un tramonto perfetto. 

Ormai credo che possiamo trarre delle conclusioni in autonomia: cosa avviene se nell’aria serale sono presenti impurità, vapore o polveri? Esatto: la diffusione (di Rayleigh prima e di Mie dopo) interessa una porzione sempre maggiore della luce solare, cosicché alla fine l’ultimo a resistere è il rosso. 

Monti paonazzi e cascate infuocate

Chiaramente queste considerazioni sul tramonto spiegano anche i colori dell’alba e il rosso acceso di cui le nubi si tingono al crepuscolo, nonché l’affascinante fenomeno dell’enrosadira. Il termine deriva da ladino e significa letteralmente “diventare rosa”; indica il particolare colore di cui si accendono le Dolomiti al tramonto in determinate circostanze, e a volte anche all’alba. Così come le nubi ricevono e riflettono il rosso che rimane della luce solare al tramonto (magari filtrandolo ancora un po’), analogamente la chiara dolomia che compone questi monti Patrimonio dell’Umanità ha la capacità di riflettere i colori della sera in maniera magnifica, con sfumature tra il rosa, l’arancione  e il viola. Qualcosa di simile avviene anche sul Gran Sasso d’Italia e in generale in presenza di massicci di rocce calcaree. 

Chiudiamo il tema del tramonto con una spettacolare immagine di una cascata infuocata dal tramonto nello Yosemite National Park.

Il verde è una questione da marinai

Non è finita, ma non mi preoccupo di chi si sarà stufato perché difficilmente sarà arrivato fino a questo punto dell’articolo. Adesso è il momento di parlare di un altro fenomeno ottico che, per quanto abbiamo visto finora, potrebbe sembrare paradossale. Stiamo parlando del raggio verde. 

Avvistabile soltanto in precise condizioni atmosferiche, per appena alcuni istanti subito successivi alla scomparsa del Sole sotto l’orizzonte, appare esattamente sopra questo punto con l’aspetto di una luminescenza di colore verde smeraldo, molto acceso. Non a caso, in inglese il fenomeno si indica con il nome di green flash. Il suo colore particolare è il verde veronese, così detto in onore del pittore rinascimentale Paolo Caliari, detto il Veronese, che scoprì il pigmento di questa tonalità.

Tornando alle nostre considerazioni precedenti, dicevamo che i vari colori vanno via via disperdendosi per diffusione attraversando lo spesso strato atmosferico al tramonto, e quindi come possiamo veder resistere il verde con la sua lunghezza d’onda intermedia tra violetto e rosso? 

Ebbene, dobbiamo ricordare che il rosso è prerogativa dei tramonti inquinati o umidi, mentre in ottime condizioni atmosferiche è l’arancio il colore preponderante, dato dall’unione di giallo e rosso. Appena prima del giallo, nello spettro visibile troviamo il verde, di cui – sempre in condizioni ideali – una piccola parte si salva e non viene diffusa, arrivando fino a noi, mentre blu e violetto non hanno scampo. Questa piccola frazione superstite di verde è però debole rispetto a giallo e rosso, per cui non è percettibile. 

Non solo diffusione

(Ma quanto è complicata questa natura?)

Entra in gioco ora la rifrazione della luce, altro fenomeno ottico che spiega la diversa direzione che prendono i raggi di diverse lunghezze d’onda (e colore) quando attraversano un mezzo, che nel nostro caso è sempre l’atmosfera. In poche parole? Guardate la celeberrima copertina dell’album The dark side of the moon dei Pink Floyd.

Proprio grazie a questo fenomeno ottico, il verde che non viene diffuso è l’ultimo colore superstite a essere deviato per raggiungere i nostri occhi anche quando il sole è ormai sotto l’orizzonte e non più osservabile direttamente. Così si forma il raggio verde, che può prendere la forma di un fugace alone verde o di un paio di righettine sottili dello stesso colore, dimenticate per strada dal Sole come ultimo baluardo del giorno che muore. 

Fenomeno piuttosto debole, e più facile da osservare in mare aperto dove le condizioni atmosferiche e l’orizzonte sgombero sono generalmente più favorevoli. 

Prima dell’arrivo di una spiegazione scientifica, fin dall’antichità l’uomo si è interrogato sulla natura del raggio verde, che ha ispirato anche l’omonimo romanzo di Jules Verne. Così lo descriveva tra le righe: “un raggio verde, ma di un verde meraviglioso, di un verde che nessun pittore può ottenere sulla sua tavolozza, un verde di cui la natura né nella varietà dei vegetali, né nel colore del mare più limpido, ha mai riprodotto la sfumatura! Se c’è del verde in paradiso, non può essere che quel verde, il vero colore della speranza“.

Discorso a parte per le aurore polari, fenomeno di natura diversa, di cui abbiamo già ampiamente parlato in uno degli ultimi articoli della rubrica A spasso nell’eliosfera, che potete rileggere cliccando qui.

Possiamo finalmente dire di aver concluso il nostro magnifico viaggio alla scoperta dei fenomeni ottici che colorano il cielo, i tramonti e le migliori fotografie della galleria del nostro telefono. Che ne dici di lasciare un bel commento per dirci cosa ne pensi o condividere qualche esperienza?

Appuntamento alle prossime scoperte!

FONTI
Amaldi U. (2010). Cap. 6 – Le onde elettromagnetiche. In L’Amaldi 2.0. Zanichelli Editore, Bologna. 

Colori e Spettri delle Stelle (s.a., n.d.). Gruppo di Astrofisica, Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio de Giorgi”, Università del Salento. Consultato il 24 aprile 2024, URL: http://www.dmf.unisalento.it/astro/Astro-Percorsi/Astro-Percorsi-1.html

Cos’è e come si forma il raggio verde? (s.a., 2021). Focus.it. Pubblicato il 9 marzo 2021, consultato il 25 aprile 2024, URL: https://www.focus.it/ambiente/natura/cose-e-come-si-forma-il-raggio-verde 

Curceanu, C. (n.d.). 0086. Perché la relazione tra lunghezza d’onda e dimensioni dell’oggetto investito sono cosi importanti? Scienzapertutti.infn.it. Consultato il 24 aprile 2024, URL: https://scienzapertutti.infn.it/chiedi-allesperto/tutte-le-risposte/629-86-perche-la-relazione-tra-lunghezza-donda-e-dimensioni-delloggetto-investito-sono-cosi-importanti

Il colore delle stelle (s.a., 2019). Edu.inaf.it. Pubblicato il 5 marzo 2019, consultato il 23 aprile 2024, URL: https://edu.inaf.it/rubriche/astronomo-risponde/il-colore-delle-stelle/#comments 

Link: https://www.isac.cnr.it/dinamica/davolio/tmp/Didattica/Scattering.pdf 

Scattering di Rayleigh e colore del cielo (s.a., n.d.). Consultato il 26 aprile 2024, URL: http://tefisav.weebly.com/scattering-di-rayleigh-e-colore-del-cielo.html 

In aggiunta a materiali, appunti e articoli conservati da anni 🙂

Crediti: Foto di Don Agnello su Unsplash

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