top of page

Por que o céu é azul?

E aí pessoal! Cá estamos nós de novo para discutir mais aspectos da radiação solar e seus efeitos e impactos sobre o nosso cotidiano. Nesta postagem, abordaremos alguns aspectos das interações da radiação solar na atmosfera, como os fenômenos ópticos e a importância da camada de ozônio.

Para começar, vamos revisitar a ilustração que explica a radiação emitida pelo Sol:


Fonte: http://electricala2z.com/renewable-energy/solar-energy-solar-energy-environmental-impact/attachment/solar-spectrum-at-the-top-of-the-atmosphere-and-at-sea-level/

Na última postagem, explicamos o que a curva superior representa: o espectro da radiação solar que chega no topo da atmosfera terrestre. Agora veremos o que significa a curva mais abaixo: a radiação que chega ao nível médio do mar. A primeira coisa que podemos perceber é que a curva de baixo está, em geral, afastada da curva superior. Isso significa que a radiação solar sofre atenuação, ou seja, perde um pouco de sua intensidade original. Isso se deve aos fenômenos de reflexão e espalhamento. A grosso modo, atribuímos a reflexão ao topo das nuvens (mesmo as nuvens mais negras em sua base são de um branco brilhante em seu topo!) e o espalhamento ao material particulado em suspensão na atmosfera (desde vapor d'água a poeira, fuligem, etc).


Nuvem cumulonimbus: brilhante vista de cima, mas negra e tempestuosa vista de baixo.

E aqui vão duas curiosidades:


1) A cor avermelhada do por do sol é resultante de um fenômeno que se origina na interação entre as ondas eletromagnéticas provenientes do sol (luz solar) e as partículas na baixa atmosfera. A esse fenômeno dá-se o nome de "espalhamento de Lorenz-Mie". A porção do espectro de emissão solar que possui frequência menor (das cores laranja- vermelho) é espalhada por partículas cujo tamanho coincide (aproximadamente) com o comprimento de onda dessas ondas eletromagnéticas. Exemplos dessas partículas são: moléculas de água e material particulado em suspensão na baixa atmosfera.


Pôr-do-Sol em Haverdal, Suécia.

2) A cor azulada do céu diurno: de forma semelhante, há o espalhamento de uma porção da luz visível. Contudo, esse espalhamento é de ondas de comprimento menor (faixa do violeta ao azul), e é devido à moléculas e átomos na alta atmosfera. Esse é o denominado "espalhamento Rayleigh".


Outro ponto que que nos chama a atenção da primeira figura que inserimos são os "sulcos" na curva inferior, indicados pelas setas que os ligam às fórmulas químicas. Esses sulcos representam processos de absorção da radiação por essas substâncias, majoritariamente pelo ozônio na radiação UV (onda curta) e pelo vapor d'água em determinados comprimentos de onda do visível e infravermelho. Chamamos a atenção para a absorção de radiação ultravioleta C (UVC), a mais energética e nociva das UV pelo ozônio em uma fina camada que fica em uma altitude de aproximadamente 15 km da superfície, que é a camada de ozônio. Essa camada é de extrema importância para a vida terrestre, funcionando como uma espécie de filtro que impede que esses raios atinjam a superfície e causem danos à vida. Essa proteção ocorre porque a energia dos raios UVC é utilizada para dissociar ("quebrar") as moléculas de O2 (oxigênio gasoso) em oxigênio atômico, para formação do O3 (ozônio). Por isso é preciso estar atento ao buraco na camada de ozônio, que permite que uma porção significativa de radiação UVC, causadora de alterações genéticas e cancerosas, chegue aos baixos níveis atmosféricos.


A imagem do espectro de emissão solar nos informa que a luz visível, que chamamos de "luz branca" (pois assim nos parece), pode ser decomposta em sete cores: violeta, azul escuro, azul claro, verde, amarelo, laranja e vermelho, ou seja, nas cores do arco-íris. Essas cores são emitidas simultaneamente pelo Sol e vêm misturadas até a Terra. No entanto, há alguns fenômenos atmosféricos que causam a separação de cores, como o arco-íris. Mas o que causa isso?

Como falamos no post anterior, a luz tem uma velocidade constante no vácuo. Mas, ao adentrar um outro meio físico, como a água ou cristais de gelo, ou mesmo um copo ou prisma de vidro, sua velocidade é alterada, bem como sua direção de propagação (que é o que chamamos de "refração"). E cada comprimento de onda sofre refração de forma distinta. Veja o esquema abaixo: