Guarda in alto in una giornata di sole. Il cielo è blu. Anche le persone di diecimila anni fa lo sapevano. Ma c’è una cosa strana: per quasi tutta la storia, nessuno sapeva dire perché. Anche persone molto intelligenti hanno dato la risposta sbagliata.
In questo articolo faremo alcune domande semplici sui colori intorno a noi. Perché il cielo è blu? Perché non è viola? Perché il tramonto è rosso? Perché le nuvole sono bianche? E di che colore è il cielo su altri mondi? Le risposte sono facili da capire, e alcune sono una vera sorpresa.
Prima di tutto, un segreto della luce del sole
La luce del sole ci sembra bianca o gialla. Ma non è un solo colore. È un miscuglio di molti colori: rosso, arancione, giallo, verde, blu e violetto. Il violetto è un viola scuro.
Lo scienziato inglese Isaac Newton lo ha dimostrato negli anni Sessanta del Seicento. Era in una stanza buia. Ha fatto entrare una sottile linea di luce da un piccolo buco. Poi ha messo un prisma davanti alla luce. Un prisma è un pezzo di vetro con tre lati. La luce bianca è entrata nel vetro, e dall’altra parte è uscita una linea di colori. Sul muro sembrava un arcobaleno.
Anche tu puoi vedere questo segreto. Un arcobaleno nel cielo funziona nello stesso modo. Ma questa volta i «prismi» sono milioni di gocce di pioggia molto piccole.
La luce viaggia come un’onda del mare. Alcuni colori hanno onde lunghe, altri hanno onde corte. La luce rossa ha le onde più lunghe. La luce blu e la luce violetta hanno le onde più corte. Ricorda questo. È la chiave di tutto l’articolo.
Perché il cielo è blu?
L’aria intorno a noi non è vuota. È piena di cose molto, molto piccole che si chiamano molecole. Quasi tutte sono molecole di due gas: l’azoto e l’ossigeno. Non le possiamo vedere.
Quando la luce del sole arriva sulla Terra, colpisce queste molecole. Le molecole mandano una parte della luce in tutte le direzioni: in alto, in basso, a sinistra e a destra. Gli scienziati la chiamano diffusione.
Ecco la parte importante. Le molecole non diffondono tutti i colori nello stesso modo. Diffondono le onde corte molto più delle onde lunghe. La luce blu ha onde corte, quindi l’aria diffonde molta luce blu. La luce rossa ha onde lunghe, quindi quasi tutta attraversa l’aria in linea dritta.
L’aria diffonde la luce blu circa cinque volte più della luce rossa.
Così la luce blu va in tutto il cielo. Arriva ai tuoi occhi da tutte le direzioni. Quando guardi in alto, vedi luce blu che viene da ogni parte del cielo. Per questo tutto il cielo sembra blu.
Lo scienziato britannico Lord Rayleigh lo ha spiegato nel 1871. Ancora oggi gli scienziati la chiamano «diffusione di Rayleigh».
Ma ecco una buona domanda. La luce violetta ha onde ancora più corte della luce blu. Quindi l’aria diffonde la luce violetta ancora più della blu. Allora perché il cielo non è viola?
Ci sono tre motivi.
- Il Sole ci manda meno luce violetta che luce blu.
- Una parte della luce violetta si ferma molto in alto nel cielo. Non scende fino a noi.
- I nostri occhi non vedono molto bene il violetto. Vedono molto meglio il blu.
Quindi nel cielo c’è un po’ di violetto, ma i nostri occhi mescolano tutto, e vediamo un azzurro chiaro. Il colore del cielo non dipende solo dall’aria. Dipende anche dai nostri occhi.
Perché i tramonti sono rossi e arancioni?
A mezzogiorno il Sole è alto sopra di te. La sua luce scende attraverso l’aria su una linea corta. Ma la sera il Sole è basso. La sua luce arriva di lato. Adesso deve attraversare molta più aria, molte volte di più che a mezzogiorno.
In questo lungo viaggio, l’aria diffonde quasi tutta la luce blu. La luce blu va in altre direzioni e non arriva mai ai tuoi occhi. Che cosa resta? Le onde lunghe: il rosso, l’arancione e il giallo. Per questo il Sole e il cielo vicino a lui sembrano rossi e arancioni.
La polvere e il fumo possono rendere i tramonti ancora più rossi. Nel 1883 un vulcano chiamato Krakatoa, in Indonesia, è esploso. Ha mandato un’enorme nuvola di polvere molto in alto nel cielo. Per molti mesi, le persone di tutto il mondo hanno visto tramonti molto rossi e bellissimi.
Perché le nuvole sono bianche?
Le nuvole sono fatte di gocce d’acqua molto piccole o di piccoli pezzi di ghiaccio. Queste gocce sono piccole, ma sono molto più grandi delle molecole dell’aria.
Le cose più grandi diffondono la luce in un altro modo. Non scelgono il blu. Diffondono tutti i colori nella stessa misura: il rosso, il verde, il blu e tutti gli altri. E che cosa ottieni quando mescoli tutti i colori? Il bianco! Per questo le nuvole sono bianche.
Ma alcune nuvole sono grigio scuro. Perché? Una grande nuvola di pioggia è molto spessa. Può essere alta diversi chilometri. La luce entra dalla parte alta della nuvola, ma pochissima luce esce dalla parte bassa. Così, quando sei sotto la nuvola, sembra grigia o anche nera. È la stessa acqua bianca, ma all’ombra.
Perché il mare è blu?
Molte persone pensano che il mare sia blu perché riflette il cielo blu, come uno specchio. Questo è vero solo in parte. In una giornata grigia, spesso anche il mare sembra grigio.
Ma c’è un altro motivo, ed è una sorpresa. L’acqua ha un colore azzurro molto chiaro. L’acqua prende, o assorbe, un po’ di luce rossa. In un bicchiere d’acqua non lo puoi vedere. Non c’è abbastanza acqua. Ma nel mare, la luce attraversa molti metri d’acqua. L’acqua assorbe sempre più luce rossa. La luce blu resta. Per questo l’acqua profonda e pulita sembra blu, anche sotto un cielo grigio.
I subacquei lo sanno molto bene. A dieci metri sotto il mare, le cose rosse non sembrano più rosse. Sembrano marroni o scure. La luce rossa non può scendere così in profondità.
Di che colore è il cielo su altri mondi?
Il nostro cielo blu viene dalla nostra aria. Allora, che cosa succede in un posto senza aria? La risposta è la Luna. La Luna non ha quasi aria. Quindi niente diffonde la luce del sole. Sulla Luna il cielo è nero, anche in pieno giorno! Gli astronauti delle missioni Apollo hanno camminato sulla Luna tra il 1969 e il 1972. Hanno visto un Sole brillante in un cielo nero.
Il pianeta Marte è ancora più strano. Marte ha un’aria molto sottile e molta polvere rossa. Questa polvere vola molto in alto nel cielo. Di giorno la polvere fa sembrare il cielo di Marte giallo-marrone, del colore del caramello. Ma al tramonto il cielo vicino al Sole diventa blu. I robot della NASA su Marte hanno fatto foto di questi tramonti blu. Quindi su Marte è il contrario della Terra: il cielo di giorno non è blu, ma il tramonto sì.
Piccole domande, grandi idee
«Perché il cielo è blu?» sembra una domanda per bambini piccoli. Ma per rispondere dobbiamo capire la luce del sole, le onde, l’aria, i nostri occhi e anche altri pianeti. Un cielo blu, un tramonto rosso, una nuvola bianca e un mare blu vengono tutti da un’idea semplice: la luce incontra qualcosa sulla sua strada, e alcuni colori se ne vanno mentre altri restano.
La prossima volta che guardi il cielo, prova a ricordarlo. Il blu sopra di te è luce del sole che ha colpito miliardi di piccolissime molecole. E ora un’ultima domanda su cui pensare: se potessi scegliere, sotto un cielo di che colore ti piacerebbe vivere?
