31 Explique o espalhamento de luz solar que ocorre na atmosfera.
Passo 1
A questão pede para explicar o espalhamento da luz solar na atmosfera, ou seja, como os diferentes comprimentos de onda da luz interagem com as partículas de gás e outros aerossóis no ar. O conteúdo envolve óptica atmosférica, em especial os espalhamentos de Rayleigh e de Mie.
Passo 2
O Sol emite luz branca, que é uma mistura de várias cores (vários comprimentos de onda). Ao entrar na atmosfera, esses raios luminosos encontram moléculas de nitrogênio, oxigênio e partículas de poeira ou gotículas de água.
Passo 3
Quando as partículas são muito menores que o comprimento de onda da luz (como as moléculas de ar), ocorre o espalhamento de Rayleigh. Nesse caso, a intensidade do espalhamento varia aproximadamente como
, ou seja, quanto menor o comprimento de onda, mais forte o espalhamento. Por isso o azul (com
menor) é espalhado muito mais que o vermelho.
Passo 4
Devido a isso, olhando em direção ao céu longe do Sol, vemos a luz azul espalhada em todas as direções. Na direção do Sol, a maior parte da luz azul foi espalhada para longe, o que faz o Sol aparecer mais amarelado.
Passo 5
No nascer e pôr do Sol, o caminho da luz através da atmosfera é maior. Grande parte das cores de menor comprimento de onda já foi removida por espalhamento, sobrando principalmente tons de laranja e vermelho. É esse processo que torna o céu avermelhado nessas horas.
Passo 6
Além do espalhamento de Rayleigh, partículas maiores (aerossóis, gotículas de água, poeira) provocam espalhamento de Mie, que depende menos de
. Esse espalhamento explica a coloração esbranquiçada ou acinzentada de nuvens e neblina.
Passo 7
Resumindo, o fenômeno de espalhamento atmosférico combina espalhamento de Rayleigh (no nível molecular) e de Mie (partículas maiores), e a dependência do comprimento de onda no espalhamento de Rayleigh é a chave para entender o céu azul e os pores do sol avermelhados.
Resposta
O espalhamento de Rayleigh, dependente de
, faz com que a luz azul seja espalhada muito mais que a vermelha, resultando no céu azul durante o dia e em pores-do-sol avermelhados quando o caminho na atmosfera é maior. O espalhamento de Mie, por partículas maiores, explica a coloração branca de nuvens e neblinas.