Les Cowley – que publica o ótimo site Atmospheric Optics e é certamente o mestre vivo mais conhecido do mundo da física dos fenômenos do céu – enviou um e-mail para EarthSky no início desta manhã. Ele disse que está sendo questionado várias vezes sobre a cor vermelha dos céus no oeste dos EUA nesta semana, devido aos enormes incêndios florestais em andamento. Sua resposta abaixo.
A cor do nosso céu depende do tamanho das partículas que constituem o nosso ar. É também uma função do número de partículas por unidade de volume no ar e, em muito menor grau – durante a temporada de incêndios florestais – a cor da própria fuligem.
As partículas menores do que os comprimentos de onda da luz visível espalham os comprimentos de onda curtos (por exemplo, luz azul) muito mais fortemente do que os comprimentos de onda longos (vermelho). Isso é conhecido como espalhamento de Rayleigh, em homenagem a Lord Rayleigh no século 19, que derivou o limite de partículas pequenas. Lord Rayleigh determinou que a dispersão ocorre como a quarta potência inversa do comprimento de onda.
Conseqüentemente, a luz azul é espalhada cerca de 10 a 15 vezes mais do que a luz vermelha. As moléculas de ar que se espalham dessa maneira são o que geram nosso céu azul.
Observe que mesmo a luz do pôr do sol vermelho glorioso ainda tem um pouco de azul transmitido. Nem tudo está espalhado!
Conforme as partículas ficam maiores, elas ainda espalham o azul mais do que o vermelho, mas a dependência do comprimento de onda enfraquece do limite de Rayleigh da quarta potência. Partículas várias vezes maiores que os comprimentos de onda da luz espalham todos os comprimentos de onda mais ou menos igualmente.
A fumaça fresca é um caso intermediário. Olhe para uma fogueira de lado na direção do sol, e você verá que sua fumaça é azul. Se você tiver a infelicidade de estar a favor do vento e na fumaça, o sol está avermelhado,
A fumaça do incêndio florestal sobre o oeste dos EUA nesta semana é em grande parte neste regime. Ele espalha mais azul e a luz transmitida pelo sol fica avermelhada (mas não completamente despojada de azuis).
Tudo isso vale para espalhamento único, onde um raio de sol é espalhado por apenas uma partícula antes de atingir o olho. Onde as nuvens de fumaça são densas, há uma dispersão múltipla significativa. No limite de uma nuvem opticamente espessa, a luz dentro da nuvem (ou céu) torna-se uma cor uniforme: a da luz incidente antes do espalhamento múltiplo significativo. Assim, as nuvens são brancas por dentro e um céu azul claro fica branco leitoso em direção ao horizonte. A dispersão múltipla modificará as cores do céu em São Francisco, por exemplo, para um vermelho alaranjado quase uniforme. É laranja avermelhado porque a luz do sol que atinge a fumaça densa já foi avermelhada por uma fumaça menos densa.
As cores do céu com dispersão múltipla se complicam e precisam de modelagem matemática para fazer previsões.
#Rogerdeakins is such a brilliant cinematographer, he nailed the orange sky . The power of cinematography can never be underestimated.#SanFranciscosky pic.twitter.com/Xkrzd1ukGQ
— Vijay Ganapathy G (@VijayGanapathyG) 11 de setembro de 2020
Resumindo: incêndios florestais causam céus vermelhos porque a cor do céu é uma questão de tamanho de partícula e porque os incêndios florestais introduzem partículas de tamanhos diferentes em nosso ar.
Publicado em 13/09/2020 11h50
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