Por que é que o céu é azul?

Esta é uma pergunta que todos já fizeram, mas nem sempre têm uma solução. Quando observamos o céu à noite, ele é negro, as estrelas e a Lua formam pontos de luz naquele imenso fundo escuro. Então como é que durante o dia ele não continua negro, sendo o Sol apenas mais um ponto de luz? Por que o céu fica azul claro e as estrelas desaparecem durante o dia? A resposta é hoje simples, em grande medida devido aos avanços da física dos séculos XIX e XX. Antes disso deve ter sido um enorme mistério!

A primeira pessoa a tentar dar uma resposta coerente e bem fundamentada foi o físico britânico John Tyndall, em meados do século XIX. Este defendeu que a cor azul do céu podia ser causada pelo modo como pequenas partículas de pó ou gotículas de água podiam reflectir a luz azul da luz branca do Sol, que por ter comprimentos de onda curtos dispersava-se em todas as direcções do céu enquanto que a luz laranja e vermelha, que tem comprimentos de onda maior, podia atravessar o céu sendo relativamente pouco afectada.
Foi só em 1910 que Einstein publicou um artigo onde apresentava os cálculos que provavam que a cor azul do céu é produzida pela luz dispersa pelas moléculas do próprio ar (oxigénio e azoto).

Bem, a primeira coisa a saber é que o Sol é uma fonte de luz extremamente brilhante e que a Lua apenas reflecte parte dessa luminosidade. A segunda é que os átomos de nitrogénio e de oxigénio na atmosfera exercem um efeito sobre a luz solar que passa por eles.

Existe um fenómeno físico chamado dispersão de Rayleigh, que faz com que a luz se disperse ao passar por partículas com diâmetro igual a um décimo do comprimento de onda (cor) da luz. A luz solar é composta de luz de todas as diferentes cores, mas devido aos elementos presentes na nossa atmosfera, a cor azul é dispersada de maneira muito mais eficiente do que as outras.

Por isso é que vemos o Sol como um disco brilhante quando olhamos o céu num dia claro. O azul que nós vemos no resto do céu são os átomos da atmosfera dispersando a luz azul na sua direcção.