O céu tem diferentes cores ao longo do dia. Mas qual será a causa que descreve essa mudança? Será que em todos os planetas é possível ver o céu azul?
Por que o céu é azul? As cores que enxergamos na natureza são informações que nossos olhos conseguem traduzir da luz presente em nosso ambiente. O verde das folhas, o vermelho de uma flor ou até mesmo o azul no céu são resultado desse processo ocular. E o céu, dependendo do lugar ou horário, pode apresentar variadas cores: azul-claro numa manhã de verão, azul acinzentado em uma cidade muito urbanizada, vermelho ou laranja no final do entardecer, ou até mesmo totalmente preto durante a noite ou no espaço!
Todas essas cores fazem parte de algo que chamamos de espectro eletromagnético da luz, uma separação da luz que enxergamos em cores, que dependem de como essa luz vibra ao se deslocar no espaço.
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A cor que enxergamos, não apenas no céu, é uma característica da radiação luminosa que é emitida ou refletida no ambiente ao nosso redor. Toda radiação que existe na natureza, seja ela luz, seja até mesmo a radiação nuclear, é descrita como uma onda eletromagnética.
Essas ondas, ao percorrerem o espaço, emitem uma vibração muito característica que chamamos de frequência. Assim, a luz visível nada mais é do que uma radiação luminosa que vibra em um intervalo de frequência padronizado.
A luz chamada de visível, ou seja, perceptível aos nossos olhos, tem uma característica muito importante: as cores. Cada cor que enxergamos tem uma vibração ou frequência específica, com exceção de duas: branco e preto. Branco representa a luz composta por todas as frequências simultâneas, e preto é a ausência da luz. Assim, um raio de Sol tem naturalmente todas as cores possíveis, mas que podem ser separadas quando interagem com outras superfícies.
Desse modo, a radiação solar que chega ao nosso planeta em alguns momentos pela incidência direta do Sol tem em si uma parte da luz visível; porém essa luz precisa atravessar um caminho até tocar na superfície da Terra: a atmosfera.
Nossa atmosfera tem diversos elementos químicos na forma de gases: oxigênio e nitrogênio (em maiores quantidades), gás carbônico, entre outros. A radiação solar, ao passar pela atmosfera, interagirá com esses elementos. Afinal, ela mesmo tem energia.
Essa energia alterará o movimento e a organização os elétrons presentes em cada elemento químico da atmosfera, fazendo com que esses elétrons emitam energia na forma também de radiação luminosa em diversas cores, a depender da quantidade de energia absorvida. Esse fenômeno físico é conhecido como espalhamento de Rayleigh.
Por conta desse efeito, a maior quantidade de luz espalhada se encontra nas maiores frequências da luz, gerando a cor azul ou violeta. Assim, com condições climáticas favoráveis e um ar sem muita umidade, temos um céu com uma cor azul muito viva e intensa. A presença do vapor d’água em dias úmidos assim como um excesso de gases, como o carbônico pela fumaça, diminuirão nossa percepção da cor azul para tons mais acinzentados por conta do grande número de partículas suspensas no ar.
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Para enxergamos o céu azul, é necessário que haja uma atmosfera que contenha gases. Como visto anteriormente, são os átomos desses gases, ao serem estimulados pela radiação solar, que emitirão a cor azul do céu. Quanto ao Universo, para uma distância além da camada da atmosfera, temos um conceito muito singular chamado de densidade de vácuo.
O vácuo, na maior parte dos fenômenos físicos, representa a ausência da matéria. Significa que nada ocupa o lugar. Como, na realidade, esse conceito se torna muito complexo, pois existe matéria em diversos estados, formas e tamanhos, usamos o conceito de densidade de vácuo para medir a ausência de matéria em determinado espaço.
Sem atmosfera, não há a presença de elementos químicos capazes de produzir o espalhamento, com a luz seguindo seu caminho por um meio transparente. Na ausência de uma cor visível emitida, nossa interpretação visual é justamente a cor preta. O céu do Universo tem a mesma cor de um quarto escuro com luzes apagadas e janelas fechadas.
O planeta Terra, ao longo do dia, não fica parado, tampouco o Sol. Ambos se movimentam em relação um ao outro, em especial a Terra, que tem dois movimentos muito importantes: a rotação e inclinação em seu eixo e a translação em torno do Sol. O fato de termos dia e noite, estações do ano e fases da Lua é consequência direta da Terra não ser um corpo celeste parado no espaço. Uma prova disso é justamente perceber a direção no céu onde o Sol nascerá e comparar com a direção onde ele se põe.
Ao longo do dia, conforme a Terra muda sua inclinação enquanto gira em torno de si, a forma como a radiação do Sol chegará à superfície também sofrerá mudanças. Pela inclinação da Terra, a luz vinda do Sol percorre um caminho muito maior, acarretando na dispersão ou filtragem de cores com frequências maiores, como o azul. Assim, ao final da tarde, a luz produzida pelo espalhamento se concentrará muito mais no vermelho e laranja.
Fontes
M.N. Rocha; T.G. Fujimoto; R.S. Azevedo; M. Muramatsu. O azul do céu e o vermelho do pôr-do-sol. Disponível em https://doi.org/10.1590/S1806-11172010000300013. Acesso em 03/04/2025.
HEWITT, P. G. Física conceitual. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.