Culoarea cerului
După apus, cerul e albastru din alt motiv
Ecranul tău a devenit cerul de azi de la București, fără nori și fără luminile orașului, cu Soarele unde e cu adevărat. E calculat din fizica aerului, lungime de undă cu lungime de undă. Pe măsură ce derulezi, Soarele coboară, iar ceasul din colț arată ora la care se întâmplă asta la tine.
Coboară încet.
Ce vezi dacă scoți aerul?
Un cer negru, cu Soarele alb în el. Fără molecule de aer, nimic nu abate lumina Soarelui spre ochiul tău. Ea trece pe lângă tine și se duce mai departe.
Albastrul de deasupra nu e o vopsea a cerului. E lumină a Soarelui abătută din drum, de miliarde de ori, de moleculele de azot și oxigen.
De ce albastru, și nu roșu?
Fizicienii numesc asta difuzie (sau împrăștiere): lumina e abătută din drum, în toate direcțiile, de particulele pe care le întâlnește. O moleculă de aer difuzează lumina cu atât mai tare cu cât lungimea de undă e mai scurtă. Legea difuziei Rayleigh spune cât: invers cu puterea a patra a lungimii de undă. Albastrul de 440 de nanometri e difuzat de 5,7 ori mai puternic decât roșul de 680.
Sus, departe de Soare, ajunge la tine mai ales lumina abătută. Și aceea e în mare parte albastră.
Cu butoanele de jos poți scoate oricând din aer moleculele, ozonul sau praful. Fără praf, cerul se face mai adânc, iar strălucirea din jurul Soarelui se strânge.
De ce se înroșește Soarele când coboară?
Pentru că lumina lui trece prin tot mai mult aer. Când Soarele e la orizont, raza străbate de vreo 35 de ori mai mult aer decât ar străbate dacă Soarele ar fi drept deasupra ta.
Pe drum, albastrul e difuzat în toate părțile. Rămân galbenul, portocaliul, roșul. Același fenomen care colorează cerul în albastru colorează apusul în roșu.
Trebuie să fie poluare ca să fie roșu?
Azi, la București, Soarele apune la 19:00.
Nu. Cerul din pagină conține doar aer și puțin praf fin obișnuit, fără poluare, iar apusul iese tot roșu. Aerul curat e de ajuns. Praful și fumul schimbă nuanța și întinderea culorii, iar ceața groasă o stinge de cele mai multe ori.
Ce e banda întunecată din partea opusă apusului?
Întoarce-te cu spatele la apus. Deasupra orizontului se ridică o bandă întunecată. E umbra Pământului, aruncată pe aer: locul în care aerul nu mai primește lumina Soarelui.
Deasupra ei stă o fâșie roz-portocalie. Se numește centura lui Venus. Aerul de acolo e încă în lumina Soarelui, dar o lumină care a făcut un drum lung și jos prin atmosferă, s-a înroșit ca apusul, iar aerul și praful de acolo o difuzează înapoi spre tine.
Umbra urcă pe cer odată cu coborârea Soarelui, până se pierde în întuneric.
De unde vine albastrul de sus, după apus?
Acum uită-te drept în sus. Soarele e la 4 grade sub orizont, și totuși cerul de deasupra e de un albastru adânc.
Doar că lumina care ajunge acum la zenit a trecut razant prin sute de kilometri de aer, ca lumina apusului. Ar trebui să fie gălbuie, și cerul odată cu ea. Nu e.
Ce se întâmplă dacă scoți ozonul?
Fără ozon, cerul de deasupra se face gălbui-cenușiu. Acesta e cerul de amurg pe care l-ar face aerul și praful, fără ozon.
Ozonul se află mai ales la 15–35 km înălțime. Adus la presiunea de la sol, tot ozonul de deasupra ta ar face un strat de vreo 3 milimetri. El absoarbe portocaliul și roșul. La 600 de nanometri, o moleculă de ozon absoarbe de 32 de ori mai mult decât la 440. Ziua, drumul luminii prin ozon e scurt și efectul abia se vede. În amurg, lumina îl străbate pe o distanță mult mai lungă. Ozonul nu face lumină albastră: scoate din ea portocaliul, iar ce rămâne e mai albastru.
La amiază, fără ozon, cerul rămâne aproape la fel de albastru. Încearcă.
Cine a lămurit asta?
Fizicianul american E. O. Hulburt a arătat-o prin calcul, în 1953. A calculat cerul de amurg numai din difuzia Rayleigh și a obținut un zenit de două până la patru ori mai luminos decât cel măsurat. Când a adăugat absorbția ozonului, calculul s-a potrivit cu măsurătorile atunci când Soarele era între 0 și 6 grade sub orizont.
Tot el a descris cum ar arăta cerul fără ozon: gri-verzui-albastru la apus, gălbui în amurg. Cerul din pagină, calculat cu alte date, ajunge la aceeași culoare. Trage linia de pe ecran: în stânga e amurgul cu ozon, în dreapta același amurg fără ozon.
Măsurători mai noi, în Antarctica, au arătat că praful și picăturile din aer contează cam cât ozonul pentru nuanța pe care o vezi. Fără ozon însă, zenitul n-ar rămâne albastru.
Când se termină ora albastră?
Ora albastră nu are un prag fix: fiecare fotograf o socotește puțin altfel. Astronomii au praguri precise: la 6 grade se termină amurgul civil, la 12 cel nautic, la 18 cel astronomic.
La București, azi: amurgul civil se termină la 19:30, cel nautic la 20:00.
Ce stele apar primele?
Cele mai strălucitoare, pe măsură ce cerul din jurul lor se întunecă. Pozițiile sunt cele reale, pentru locul și seara ta, dintr-un catalog de 1.289 de stele.
Stelele strălucesc la fel de tare și ziua. Doar cerul dintre noi și ele s-a stins.
Când e noapte de-a binelea?
Când Soarele coboară la 18 grade sub orizont, se termină amurgul astronomic: lumina Soarelui difuzată de aerul înalt e acum mai slabă decât cea a stelelor. Ce mai strălucește acum pe cer vine de la stele și de la aerul însuși.
Seara ta, la tine acasă
Azi, la București, Soarele apune la 19:00. Pe la 19:20 e la 4 grade sub orizont.
Acolo unde ești, Soarele nu apune azi.
Atunci ieși afară și uită-te drept în sus. Cerul acela albastru-adânc e lumina apusului, filtrată prin stratul de ozon.