MagazineScienza
Scienza
Perché il cielo cambia colore al tramonto
Ogni tramonto è un piccolo esperimento di luce: ecco perché il cielo cambia colore e cosa rende alcuni crepuscoli molto più intensi di altri.
Sommario: Ogni sera il cielo può passare dal blu al giallo, all’arancione, al rosso e perfino al viola nel giro di pochi minuti. Non è il Sole a cambiare colore: è la sua luce che, attraversando l’atmosfera da un’angolazione diversa, viene filtrata e dispersa in modo sorprendente.
Ci sono spettacoli che vediamo così spesso da dimenticare quanto siano strani.
Il tramonto è uno di questi.
Il Sole scende verso l’orizzonte e nel giro di pochi minuti un cielo che per tutto il giorno è stato azzurro può diventare giallo, arancione, rosso, rosa e, qualche volta, persino viola.
Sembra quasi che qualcuno abbia cambiato improvvisamente la luce sopra le nostre teste.
E invece il Sole continua a emettere sostanzialmente la stessa luce.
A cambiare è il viaggio che quella luce deve compiere prima di arrivare ai nostri occhi.
Per capire un tramonto bisogna quindi partire da una domanda ancora più semplice.
Perché il cielo durante il giorno è blu?
La luce del Sole sembra bianca, ma contiene tutti i colori dello spettro visibile.
Rosso, arancione, giallo, verde, blu e violetto corrispondono a diverse lunghezze d’onda.
Quando la luce entra nell’atmosfera terrestre incontra molecole di gas molto più piccole della sua lunghezza d’onda. Queste molecole diffondono la luce in tutte le direzioni.
Ma non tutti i colori vengono dispersi allo stesso modo.
Le lunghezze d’onda più corte, soprattutto blu e violetto, vengono diffuse molto più efficacemente rispetto alle lunghezze d’onda più lunghe, come rosso e arancione.
Questo fenomeno prende il nome di scattering di Rayleigh.
La luce blu finisce quindi per arrivare ai nostri occhi praticamente da ogni direzione del cielo.
Ed ecco perché, quando alziamo lo sguardo durante una giornata limpida, vediamo soprattutto azzurro e blu.
Ma allora perché il cielo non è violetto?
È una delle domande più interessanti.
Se le lunghezze d’onda più corte vengono disperse maggiormente, il violetto dovrebbe essere ancora più evidente del blu.
In realtà entrano in gioco diversi fattori.
La luce solare contiene quantità diverse di energia nelle varie parti dello spettro, l’atmosfera assorbe parte della radiazione e, soprattutto, i nostri occhi non hanno la stessa sensibilità per tutti i colori.
La combinazione di questi elementi fa sì che il risultato percepito dal nostro sistema visivo sia soprattutto blu.
Il colore del cielo, quindi, non dipende soltanto dalla fisica della luce.
Dipende anche da come siamo fatti noi.
Cosa cambia quando il Sole comincia a tramontare?
Durante il giorno, quando il Sole è alto, la sua luce percorre un tratto relativamente breve di atmosfera prima di raggiungerci.
Quando invece si avvicina all’orizzonte, la situazione cambia completamente.
La luce entra nell’atmosfera con un'angolazione molto più bassa e deve attraversare una quantità di aria molto maggiore.
Immagina di guardare attraverso un vetro frontalmente e poi attraverso lo stesso vetro quasi di lato.
Nel secondo caso il percorso all’interno del materiale diventa molto più lungo.
Al tramonto succede qualcosa di simile.
Perché al tramonto vediamo rosso e arancione?
Durante quel viaggio più lungo attraverso l’atmosfera, una grande quantità della luce blu e violetta viene dispersa lontano dalla direzione che collega il Sole ai nostri occhi.
Rimangono quindi relativamente più presenti le lunghezze d’onda maggiori.
Giallo.
Arancione.
Rosso.
Il tramonto non aggiunge quindi magicamente il rosso alla luce.
Fa qualcosa di molto più interessante:
toglie progressivamente dalla luce diretta una parte dei colori più corti, lasciando emergere quelli più lunghi.
È per questo che il Sole stesso può apparire giallo, arancione o rosso quando si trova molto vicino all’orizzonte.
Perché alcuni tramonti sono appena gialli e altri diventano rosso fuoco?
L’atmosfera non è mai identica da un giorno all’altro.
Contiene molecole di gas, ma anche particelle sospese, vapore acqueo, polveri, aerosol, minuscole goccioline e materiali provenienti da fonti naturali e umane.
Tutto questo modifica il modo in cui la luce viene diffusa.
Per questo due tramonti osservati dallo stesso punto possono essere completamente diversi.
Una sera il cielo può essere semplicemente dorato.
Quella successiva può diventare rosso intenso.
E qualche giorno dopo quasi non accadere nulla.
Il tramonto è, in un certo senso, anche una fotografia momentanea dell’atmosfera che abbiamo sopra di noi.
L'inquinamento rende davvero i tramonti più belli?
È una convinzione molto diffusa.
E la risposta è meno semplice di quanto sembri.
Le particelle sospese nell’atmosfera possono certamente modificare i colori del cielo e alcuni tipi di aerosol ad alta quota possono produrre tramonti spettacolari.
Ma questo non significa che più inquinamento equivalga automaticamente a colori più belli.
Una grande quantità di foschia e particelle negli strati più bassi dell’atmosfera può infatti attenuare i colori, ridurre il contrasto e rendere il cielo più biancastro o spento.
Per questo alcuni dei tramonti più nitidi e intensi si osservano proprio quando l’aria nei bassi strati è relativamente pulita.
Quindi:
Un cielo molto inquinato non è necessariamente un cielo con tramonti migliori.
E i vulcani? Possono cambiare davvero i tramonti?
Sì.
Le grandi eruzioni vulcaniche possono immettere enormi quantità di particelle negli strati superiori dell’atmosfera.
Quando queste particelle rimangono sospese ad alta quota possono influenzare la diffusione della luce solare per mesi e produrre tramonti particolarmente intensi, con colori e bagliori visibili anche molto lontano dal vulcano.
È uno dei casi in cui un evento avvenuto in una parte del pianeta può cambiare temporaneamente il colore del cielo osservato a migliaia di chilometri di distanza.
L’atmosfera, dopotutto, non conosce confini.
Perché le nuvole diventano rosa?
Le nuvole sono fatte di goccioline d’acqua o cristalli di ghiaccio, che diffondono la luce in modo diverso rispetto alle minuscole molecole dell’aria.
Durante il giorno ci appaiono spesso bianche o grigie.
Al tramonto, però, possono essere illuminate da una luce che ha già attraversato un lungo tratto di atmosfera e che contiene quindi molto più rosso e arancione.
Una nuvola alta può continuare a ricevere luce solare anche quando noi, a livello del terreno, siamo già quasi nell’ombra.
Per questo capita di vedere il cielo ormai scuro mentre alcune nuvole sembrano ancora accendersi di rosa, arancio o rosso.
È come se rimanessero illuminate dall’ultimo raggio disponibile.
Perché a volte il cielo diventa viola?
Il viola dei tramonti non dipende da un’unica lunghezza d’onda che improvvisamente domina il cielo.
Spesso nasce dalla combinazione tra luce rossa del tramonto e componenti blu ancora diffuse nell’atmosfera.
Il nostro sistema visivo interpreta quella miscela come tonalità che possono andare dal rosa intenso al magenta e al viola.
La presenza e la posizione delle nuvole possono accentuare enormemente questo effetto.
Ed è per questo che alcuni tramonti sembrano quasi irreali.
Non sono necessariamente più “forti”.
Sono semplicemente il risultato di una combinazione particolarmente favorevole di luce, atmosfera e nuvole.
Le nuvole rendono sempre più bello un tramonto?
No.
Dipende soprattutto da dove si trovano.
Uno spesso strato di nuvole basse all’orizzonte può semplicemente bloccare il Sole e spegnere quasi completamente il tramonto.
Nuvole sparse, soprattutto a quote più alte, possono invece diventare una sorta di enorme schermo sul quale la luce viene riflessa e diffusa.
Cirri, altocumuli e altri strati nuvolosi possono quindi trasformare un tramonto normale in uno spettacolo molto più complesso.
La differenza la fanno posizione, quota, spessore e geometria delle nuvole.
Perché il tramonto sul mare sembra spesso più spettacolare?
Non esiste una legge fisica che renda automaticamente migliore un tramonto sul mare.
Però il mare offre alcune condizioni particolarmente favorevoli alla percezione dello spettacolo.
L’orizzonte è spesso completamente libero.
Il Sole può essere osservato fino agli ultimissimi minuti.
L’acqua riflette una parte dei colori.
E soprattutto non ci sono edifici, montagne o alberi a interrompere il campo visivo.
Lo stesso fenomeno atmosferico visto tra i palazzi e visto davanti a un orizzonte completamente aperto può sembrare due cose completamente diverse.
Perché anche l'alba è rossa?
Per lo stesso motivo.
Fisicamente alba e tramonto sono molto simili.
In entrambi i casi il Sole si trova molto vicino all’orizzonte e la sua luce attraversa un lungo tratto di atmosfera prima di arrivare all’osservatore.
Anche all’alba quindi blu e violetto vengono maggiormente dispersi e possono dominare giallo, arancione e rosso.
Le differenze che percepiamo dipendono soprattutto dalle condizioni atmosferiche presenti in quel momento.
Il tramonto non possiede quindi un meccanismo speciale.
È semplicemente la versione serale dello stesso fenomeno che avviene al mattino.
Perché il Sole sembra più grande vicino all’orizzonte?
Qui l’atmosfera c'entra molto meno di quanto si potrebbe pensare.
Quando vediamo il Sole o la Luna vicino all’orizzonte spesso abbiamo l'impressione che siano enormi.
In realtà la loro dimensione apparente non aumenta in modo significativo.
È soprattutto un'illusione percettiva.
Vicino all’orizzonte abbiamo alberi, edifici, colline e altri elementi con cui confrontare la dimensione del disco solare.
Quando invece il Sole è alto nel cielo, manca quasi completamente un riferimento.
Il nostro cervello interpreta quindi diversamente due immagini che, geometricamente, sono molto più simili di quanto sembrino.
Esiste un momento in cui il tramonto è più colorato?
Curiosamente, non sempre il momento migliore coincide con quello in cui il Sole scompare dietro l’orizzonte.
I colori più interessanti possono comparire qualche minuto dopo.
Il Sole è già nascosto, ma continua a illuminare gli strati superiori dell’atmosfera e le nuvole più alte.
È la fase del crepuscolo.
Ed è proprio allora che possono emergere rosa, magenta, rosso profondo e viola.
Chi smette di guardare il cielo appena il Sole scompare rischia quindi di perdersi la parte migliore.
Quanto dura davvero un tramonto?
Dipende da cosa intendiamo per tramonto.
Il momento astronomico in cui il disco solare attraversa l’orizzonte dura relativamente poco.
Ma la trasformazione del cielo può cominciare molto prima e continuare parecchio dopo.
Esiste infatti tutto il periodo del crepuscolo, durante il quale il Sole si trova già sotto l’orizzonte ma continua indirettamente a illuminare l’atmosfera.
Più ci si allontana dall’equatore, più la durata del crepuscolo può variare nel corso dell’anno.
Quello che chiamiamo “tramonto” è quindi in realtà una sequenza.
Non un istante.
Il cielo al tramonto è rosso anche sugli altri pianeti?
Non necessariamente.
Il colore dipende dalla composizione dell’atmosfera e dalle particelle presenti.
Marte offre un esempio spettacolare.
Durante il giorno il cielo marziano può apparire rossastro o arancione a causa della polvere sospesa nell’atmosfera.
Vicino al tramonto, invece, intorno al Sole può comparire una tonalità blu.
Quasi il contrario di ciò che siamo abituati a vedere sulla Terra.
È una dimostrazione perfetta di una cosa:
Non esiste un “colore naturale del tramonto”. Esiste il colore prodotto dall'incontro tra una luce e un'atmosfera.
Il tramonto racconta qualcosa dell'atmosfera
Guardare il cielo alla fine della giornata può sembrare il gesto meno scientifico del mondo.
Invece stiamo osservando fisica pura.
Vediamo la luce attraversare gas e particelle.
Vediamo diverse lunghezze d’onda comportarsi in modo diverso.
Vediamo le nuvole intercettare gli ultimi raggi del Sole.
Vediamo il risultato di milioni di minuscole interazioni che avvengono lungo decine o centinaia di chilometri di atmosfera.
Tutto questo accade senza strumenti.
Basta guardare verso ovest.
La prossima volta, aspetta cinque minuti in più
C'è quindi un piccolo esperimento che chiunque può fare.
La prossima volta che trovi un bel tramonto, non limitarti a fotografare il Sole.
Guarda anche il resto del cielo.
Osserva quali nuvole cambiano colore per prime.
Nota se l’orizzonte è giallo mentre più in alto compare il rosa.
Guarda cosa succede dopo che il Sole è scomparso.
E aspetta cinque minuti.
A volte il momento più spettacolare deve ancora arrivare.
Perché quello che chiamiamo tramonto non è semplicemente il Sole che scende.
È la luce che, prima di lasciarci per qualche ora, attraversa l’atmosfera nel modo più lungo e spettacolare possibile.
E per qualche minuto ci permette letteralmente di vedere l’aria che circonda il nostro pianeta.
