Soare

 

În spaţiu, cerul este negru şi Soarele alb

Vedeţi dumneavoastră, dacă nu am fi pe Pământ, ci în spaţiul cosmic, undeva pe orbită în jurul Pământului, cerul ar părea negru (presărat cu puncte luminoase - stelele), iar Soarele ar părea alb. Aceste fapte simple spun totuşi multe despre Univers şi legile sale.

De exemplu, faptul că cerul este negru în spaţiu (şi tot negru pe Pământ în timpul nopţii) este explicat de faptul că Universul este finit în spaţiu şi timp, adică a avut un moment când a început să existe, moment pe care fizicienii îl numesc Big Bang, sau Marea Explozie. Este răspunsul la un paradox celebru, vechi de câteva secole, denumit Paradoxul lui Olbers.

 

 

Lumina vizibilă, de multe culori

Pe de altă parte, Soarele ar apărea alb din spaţiu pentru că lumina ce o trimite Soarele nu are doar o singură culoare, ci toate culorile la care ne-am putea gândi. Unele din ele sunt vizibile, iar lumina din spectrul vizibil poate fi roşie, portocalie, galbenă, verde, albastru, violet şi indigo (ordinea lor contează, aşa că este bine să reţineţi "ROGVAIV"). Când ochiul uman percepe toate aceste culori în cantităţi aproape egale, amestecate, precum este cazul luminii de la Soare, ochiul uman percepe alb. Albul nu este aşadar lipsa culorii, cum ar părea la prima vedere, ci totalitatea culorilor. În schimb, negrul este lipsa culorilor. Iar cerul arată negru tocmai pentru că, în afară de punctele luminoase formate de stele, lumină nu mai vine şi din altă parte.

Din spaţiul, Soarele se vede alb, iar cerul se vede negru.


Lumina (radiaţia electromagnetică) poate fi vizibilă sau invizibilă

În paranteză fie spus, în afară de lumina vizibilă sub formă de culori, există şi alte forme de lumină, pe care nu le putem vedea, dar pe care le putem simţi ori detecta folosind anumite instrumente. Radiaţiile infraroşii sunt percepute de organismul uman sub formă de căldură şi sunt emise, de pildă, de un foc sau de Soare. Radiaţiile ultraviolete duc la bronzarea pielii organismului nostru atunci când suntem la plajă. Radiaţiile X permit fotografierea interiorului organismului pentru a identifica boli. Undele radio transportă informaţia telefoanelor celulare, programelor radio, tv ori a internetului fără fir, iar microundele ne încălzesc laptele dimineaţa la cuptorul cu acelaşi nume. Toate acestea sunt tot forme de radiaţie electromagnetică, asemenea luminii vizibile, deşi noi nu le putem vedea. Soarele le emite pe toate acestea, dar nu pe toate în aceeaşi cantitate. Soarele emite în cea mai mare parte lumină vizibilă, de care formele de viaţă se folosesc pentru a putea vedea.

 

Pe Pământ, ziua, cerul este albastru şi Soarele galben

Când suntem pe Pământ, primim această lumină albă, amestec de toate culorile din ROGVAIV, direct de la Soare. Dar în loc să vedem Soarele ca un cerc alb şi restul cerului să rămână întunecat, percepem soarele galben, iar restul cerului albastru. De ce oare e aşa?

Ei bine, pentru a ajunge la noi, care suntem la suprafaţa Pământului, lumina de la Soare trece prin mai bine de 30 de km de atmosferă. Or, aerul are o consistenţă, fiind format din molecule. Molecule de oxigen, de azot, etc., dar aceasta nu contează prea mult pentru discuţia noastră. Orice molecule ar fi, fenomenul ar fi asemănător. Aşadar, el are loc şi pe alte planete, precum Venus sau Marte, care au o altă compoziţie a atmosferei.

Aţi deschis vreodată o lanternă noaptea? Aţi văzut atunci că lumina nu mergea doar înainte, ci o lua şi în alte direcţii, luminând din ce în ce mai puţin în lateral, odată cu deschiderea unghiului. Se împrăştia pe margini, ar spune oamenii de ştiinţă. Ca şi cum nu ar merge în linie dreaptă. Dar noi am învăţat că lumina merge în linie dreaptă. Cum se poate aceasta? Ei bine, lumina merge într-adevăr în linie dreaptă, dar numai în vid, adică în spaţiul gol. Când întâlneşte însă o moleculă, în anumite condiţii, se întâmplă ceva fascinant. Lumina este absorbită de moleculă. Dar nu pentru totdeauna, căci după un timp foarte scurt pentru ochiul uman, molecula "emite" lumina absorbită, cu aceeaşi culoare, dar în altă direcţie. În cazul moleculelor din aer, acestea recepţionează lumină din direcţia Soarelui, dar o emit în toate direcţiile. Lumina este absorbită iarăşi şi emisă apoi aleator într-o direcţie. Fenomenul se repetă de multe ori, fiind vorba de foarte multe molecule în compoziţia atmosferei, astfel că până la urmă întreg cerul capătă culoare, şi asta nu numai în regiunea în care se găseşte la un moment dat Soarele. Însă, cu cât suntem mai aproape de orizont, cu atât culoarea este mai palidă, căci este nevoie de mai multe împrăştieri pentru ca lumina să ajungă şi acolo, iar fiecare împrăştiere succesivă diluează cumva din intensitatea luminii.

Am înţeles acum de ce întregul cer are culoare şi de ce aceasta este mai intensă în centru şi mai puţin intensă spre orizont. Dar care este această culoare? Ei bine, lumina de toate culorile ce formează ROGVAIV este deviată şi împrăştiată aşa cum am descris mai sus. Dar nu orice culoare este tratată la fel! Lumina roşie (R), cea mai de la stânga spectrului vizibil, este deviată cel mai puţin. Lumina portocalie (O), următoarea în suita de culori ale curcubeului - am precizat mai devreme că ordinea chiar contează - este deviată ceva mai mult, adică ea va apărea şi în dreapta şi în stânga zonei ocupate pe cer de Soare, în acelaşi timp penetrând ceva mai puţin în straturile inferioare ale atmosferei. Galben, verde şi albastru, indigo şi violet urmează şi ele acelaşi principiu. Albastru, indigo şi violet sunt deviate cel mai mult, căci sunt cel mai la dreapta în spectru, ajungând astfel să se împrăştie pe întreg cerul. Dintre ele, albastrul este cel mai abundent în lumina provenind de la Soare, tocmai de aceea cerul întreg apărând de culoarea albastru!

Dar de ce Soarele apare galben? Ei bine, dacă lumina albastră, violetă şi indigou este deviată mult în lateral, ea nu mai apare ca venind din direcţia Soarelui, ci mai degrabă ca provenind din toate direcţiile. Astfel, din direcţia Soarelui mai vine doar lumina roşie, portocalie şi galbenă. Noi vedem combinaţia lor, iar cum dintre aceste trei culori galbenul are intensitatea cea mai mare, Soarele ni se înfăţişează ca având culoarea galbenă în timpul zilei. În timpul zilei, Soarele apare galben şi cerul albastru. Acum suntem capabili să înţelegem şi de ce este aşa.

 

Pe Pământ, la apus sau răsărit, Soarele şi cerul apar roşii

Dar de ce Soarele apare roşu la răsărit şi apus? Ei bine, în timpul zilei, Soarele este sus pe cer şi parcurge o distanţă de aproximativ 30 de km de atmosferă. Dar la apus şi răsărit, Soarele nu mai este deasupra, ci oblic, mai aproape de linia orizontului, ceea ce face ca razele sale să vină pieziş şi să străbată o distanţă mai mare în atmosferă. Poate 40, poate 50 de km, în orice caz, mai mult. Străbatând un drum mai lung, lumina galbenă, care este cel mai la dreapta din grupul rămas ROG este deviată cel mai mult, astfel că din direcţia Soarelui noi nu vedem decât culorile R (roşu) şi O (portocaliu), drept pentru care la început Soarele va apărea portocaliu, iar pe măsură ce va coborî şi mai aproape de orizont, distanţa străbătută de lumină în atmosferă va creşte şi mai mult, până când şi culoarea O (oranj) dispare şi mai rămâne doar R (roşu), singur şi zgribulit, dar victorios, dând atât culoarea Soarelui, cât şi pe cea a cerului.

Roşu şi albastru, cele două extreme

Roşul este aşadar culoarea apusului şi răsăritului, pentru că roşul este cel mai la stânga spectrului vizibil. Albastrul este culoarea cerului, pentru că este culoarea dominantă din partea dreaptă a spectrului. Dar ce înseamnă stânga şi dreapta spectrului? Cine sau ce ordonează culorile astfel? După ce criteriu sunt ele ordonate? Aceasta este o altă poveste frumoasă, ce va fi ori a fost studiată la şcoală, la orele de fizică. Sper doar că v-am (re)trezit interesul.

 

Roşul se vede de la cea mai mare distanţă

Iată o foarte frumoasă poveste drept temă pentru acasă. Se făcea că de un Crăciun plin de nămeţi, pe un ger năprasnic, undeva la ţară, unde era un aer limpede de puteai vedea luminiţele de toate culorile dintr-un brad de Crăciun de la o poştă, Moş Crăciun venea pe sania sa trasă de reni. La început, moşul vedea doar luminile satului, dar apoi a văzut şi lumina ferestrei copilului, fără a distinge încă şi culorile. Apoi, deodată, vede o primă culoare: roşu. Apoi, pe măsură ce se mai apropie, roşului i se mai adaugă o altă culoare: portocaliul. Se apropie şi mai mult şi distinge o altă culoare: galbenul. Ehe, aţi ghicit? Culorile vor apărea rând pe rând, continuând cu verde, apoi albastru şi aşa mai departe, şi asta deoarece roşul este cel mai puţin deviat în atmosferă, penetrând astfel aerul pe cea mai mare distanţă.

Dacă aţi înţeles asta, vă e clar şi de ce culoarea de oprire la semafor este roşul, iar la pornire se foloseşte verdele. Tocmai pentru că roşul se vede de la distanţa cea mai mare, dar ca să distingi verdele trebuie să fii la o distanţă ceva mai mică de becurile semaforului.

 

Roşul se vede cel mai bine în fum sau ceaţă

Din acelaşi motiv şi ieşirile de urgenţă sunt marcate cu roşu. Căci dacă ar fi fum, precum în cazul unui incendiu, moleculele de aer ar fi mai mari, ceea ce ar fi echivalent cu un drum mai lung de parcurs pentru lumină într-o atmosferă obişnuită. În acest caz, toate culorile ar fi deviate, dar roşul ar fi deviat cel mai puţin şi atunci ar putea fi zărit de o distanţă cât mai mare... Tot de aceea farurile de ceaţă ale autoturismelor au o culoare cu lungime de undă mare, precum galbenul. Pentru că pe ceaţă lumina farurilor ar fi deviată mai mult şi nu ar fi vizibile la fel de mult pe direcţia înainte precum lumina roşie sau portocalie.

Iată cum un singur principiu fizic, împrăştierea luminii de diferite culori în mod diferit, de către moleculele din aer, explică e serie de fenomene care ţin de existenţa cotidiană şi pe care le considerăm, poate, de la sine înţelese.

 


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!