Lume no ceoRaquel González Seoane

Quen non quedou polo menos unha vez fascinado polas cores que era capaz de observar nun atardecer? Sexa cal sexa a parte da Terra na que vivamos, no ceo preséntansenos ás veces cores que van dende o azul ata cores rosadas. Os centos de cores do ceo son fascinantes e tamén a explicación física detrás deles.

A luz do ceo non é máis que o resultado da interacción da luz do Sol coa atmósfera. Unha cantidade de humidade, relativamente pequena, acompañada de partículas de po e de cinza é suficiente para provocar no ceo as múltiples manifestacións de cor. A luz é unha onda electromagnética e as pezas fundamentais da materia son os átomos.

Cando un feixe luminoso interactúa coa materia a súa propagación pode quedar afectada de formas diferentes. Prodúcese unha diminución da intensidade relacionada con procesos de absorción e difusión, que depende directamente da lonxitude da difusión debida a pequenas partículas. A onda difundida por un obxecto ou partícula que ten dimensións moito menores que unha lonxitude de onda será esférica.

Se as partículas existentes na atmosfera teñen un tamaño igual ou inferior ao da lonxitude de onda da luz incidente (átomos illados ou pequenas moléculas), a onda cede parte da súa enerxía á codia atómica que comeza a oscilar, de maneira que un primeiro efecto da interacción da luz coas partículas pequenas do aire é que a radiación incidente se debilita ao ceder parte da súa enerxía, o que lle sucede á luz do Sol cando atravesa a atmosfera.

Raquel González Seoane

Evidentemente esta enerxía non queda almacenada no aire, pois calquera átomo ou partícula pequena cuxa codia se axita, acaba radiando toda a súa enerxía en forma de onda electromagnética ao entorno en calquera dirección. O proceso completo de cesión e remisión de enerxía por partículas de tamaño atómico denomínase difusión de Rayleigh, en honor do físico inglés Lord Rayleigh que foi o primeiro en darlle explicación en 1871.

Para explicar a cor azul do ceo, imaxinemos que a luz parte do Sol e atravesa o espazo baleiro que o separa da Terra sen inmutarse. Cando chega á atmosfera terrestre, o raio luminoso continúa o seu camiño pero comeza a chocar cos gases e partículas que encontra. Se as partículas son relativamente grandes, como as gotas de auga ou os cristais de xeo, todas as cores da luz chocan e rebotan por igual en todas as direccións.

A luz reflictida ou dispersada segue sendo branca, por esa razón vemos as nubes desa cor. As moléculas dos distintos gases, en cambio, son moito máis pequenas que as gotas de auga ou as partículas en xeral, e ao chocar a luz con elas sucede algo curioso: as ondas luminosas son absorbidas polas moléculas e voltas a liberar en todas as direccións pero teñen preferencias polas ondas máis parecidas ao seu tamaño, é dicir, as que se corresponden coa cor azul. Así pois, un raio de luz branca vén en liña recta dende o Sol, intérnase na atmosfera, choca contra unha molécula de nitróxeno, por exemplo, e esta absorbe preferentemente a cor azul. Un instante despois, a molécula volve emitir a cor azul pero non o fai na dirección na que o recibiu senón en todas as direccións do espazo.

Raquel González Seoane

Se nós, como observadores, miramos cara a un lugar do ceo no que non está o Sol, veremos preferentemente a cor azul dispersada polas moléculas que se encontran nesa dirección.

Ao atardecer, o camiño que a luz solar percorre dentro da atmosfera é mais longo que durante o día. Os rebotes sucesivos nunhas partículas e outras fan crecer a probabilidade de que a luz acabe chocando cunha partícula absorbente e desapareza, de maneira que mesmo a parte amarela é afectada e difundida e só os raios vermellos, os máis direccionais, seguen un camiño case rectilíneo. As cores que exhibe o ceo nestes casos, orixínanse tamén grazas á intervención das moléculas existentes no aire e das partículas que este ten en suspensión, que constitúen o chamado "aerosol atmosférico", que dispersan e desdobran a luz solar de múltiples modos. Xa antes de que o Sol se afunda no horizonte, vemos como o colorido do ceo se volve máis intenso, máis saturado.

Cando o Sol se acha a unha distancia angular do horizonte de 10 ou 2°, a luz crepuscular derrama sobre o bordo do ceo a súa máxica luminosidade. Pouco a pouco, o resplandor amarelo transfórmase nunha luz vermello-alaranxada, e, finalmente, nunha luminosidade escintilante cor lume, que, algunhas veces, chega a presentar a vermella cor do sangue. Cando existe unha cantidade anormalmente elevada de po atmosférico, a luz do amañecer e do atardecer é especialmente vermella. Isto sucede cando existen presións atmosféricas elevadas xa que a concentración de partículas de po no aire é maior a altas presións.

Raquel González Seoane

Curso: 2º de bacharelato.Materia: Física.

◦ Bloque 4: Óptica. Natureza da luz. Difracción, interferencias e dispersión.

Raquel González Seoane

PRÁCTICA DE LABORATORIO: Atardecer Químico Material: 0.1 M Na2S2O3, 6 mL HCl, placa Petri, vara de vidro, cartolina, proxector de luz. Procedemento:1. Corta un burato na cartolina do tamaño da placa Petri e pono sobre a pantalla do proxector. Sitúa a placa de Petri no oco e engade suficiente Na2S2O3 para cubrir a base da placa.2. Engade coidadosamente 6 mL de HCl mentres axitas a disolución. A medida que precipita o xofre, a luz branca que se transmite a través da disolución dispérsase e obsérvase un "atardecer". Discusión: Neste experimento, o xofre coloidal obtense a través dun proceso en dúas etapas:

2H+(ac) + SO2-(ac) → HSO (ac)H2S2O3 (ac) → H2SO3 (ac) + xofre coloidal

A medida que a reacción produce xofre, a luz branca que pasa a través da disolución se dispersa. As cores observadas durante un atardecer natural son resultado do mesmo principio.

Cuestións: Por que se lle chama a este experimento atardecer químico? En que se asemella o que acabas de observar a un atardecer real? En que consiste a dispersión de Rayleigh? Fai un esquema de como inciden os raios do sol durante o día e durante o atardecer.

Raquel González Seoane