ÓPTICA DA ATMOSFERA

Arco-íris, pôr do sol e halos; um show espetacular de cores e visuais no céu que é chamado de Óptica da Atmosfera. Assim que a luz do Sol (ou da Lua) penetra na atmosfera, ela é refletida, espalhada, refratada ou difratada pelas partículas atmosféricas. Esses processo, individualmente ou em conjunto, são responsáveis pela maioria dos efeitos ópticos da atmosfera.

Cada tipo de efeito óptico depende essencialmente do seu comprimento de onda da luz e do tipo de partícula que a luz atravessa. Por esta razão, os efeitos ópticos podem ser agrupados de acordo com a classificação das partículas atmosféricas: ar, poeira e névoa; cristais de gelo; e gotículas de água.

INTERAÇÃO PARTÍCULA-ATMOSFERA

Reflexão: a luz é dita refletida quando seu ângulo de incidência na superfície é igual ao ângulo com o qual ela sai da mesma superfície.

Refração: quando a luz passa de um meio menos denso para outro mais denso ou vice-versa (por exemplo, passando do ar para a água), a luz é refratada (ou desviada) em relação à normal. A normal é uma linha perpendicular à fronteira entre as duas substâncias. O desvio ocorre porque a luz viaja mais devagar em um meio denso.

Esquema de refração

Espalhamento: é um processo rápido onde a luz é absorvida pela partícula e então rapidamente emitida em outra direção. As partículas de espalhamento podem ser moléculas do ar, poeira, gotículas de água ou poluentes, que espalham a luz do Sol (ou da Lua) em todas as direções. O espalhamento pode também ser visto como um "tipo de refração".

Esquema de espalhamento seletivo

Espalhamento seletivo ocorre quando certas partículas são mais eficientes em espalhar um comprimento de onda particular. Moléculas do ar, como o oxigênio e o nitrogênio por exemplo, são menores em tamanho e são mais eficientes em espalhar comprimentos de onda curta da luz (azul e violeta). O espalhamento seletivo das moléculas do ar é responsável pela cor azul do céu.

Outro tipo de espalhamento é responsável pela aparência branca das nuvens: ocorre quando a luz visível é mais ou menos espalhada igualmente.

Esquema de espalhamento de luz nas nuvens

As nuvens tem a aparência branca quando as gotículas de água espalham eficientemente todos os comprimentos de onda de luz visível em todas as direções.

Difração: luz do Sol ou da Lua que é difratada é na verdade desviada em volta das partículas atmosféricas quando as atravessam. Luz difratada possui bandas claras, escuras ou coloridas num conjunto de feixe de luz. Quando um feixe de luz é incidido em uma gotícula de água, vários comprimentos de onda são refletidos e outros refratados em ângulos diferentes, produzindo, assim, as bandas claras, escuras e/ou coloridas.