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Ecco le immagini precedenti con la correzione dell'eccesso cromatico. Come potremmo ben constatare abbiamo una cospicua presenza di nuvole grigie e non arancioni. Senza dubbio non mancheranno opacità atmosferica e polveri sottili in sospensione; tuttavia, esiste ancora il rischio di cadere in confusione. Le nostre elaborazioni sono frutto di un tentativo di rimettere in equilibrio gli eccessi cromatici, quindi il risultato - dato dagli originali NASA - sulle Figure 1 e 2 porterà a due differenti conclusioni: 1) Figura 1. La leggera velatura rosa ci suggerisce che a bassa quota c'è una considerevole opacità da particolato. E questo è un fatto accettabile e corretto. 2) Figura 2. Praticamente totale assenza di polvere a bassa quota e cielo ricco di particelle di acqua in sospensione. Questo è un fatto accettabile, ma non completamente corretto. Pertanto riteniamo più coerente la versione di Figura 1. Che dire di quella sezione a DX che nel fotogramma originale appariva nettamente demarcata? La distorsione (image artifact) causata dalla piegatura ha comunque mostrato una piccola porzione di cielo non visibile nella versione "piatta" per cui, avvicinandosi alla posizione del sole, le nuvole è come se si diradassero, facendo trasparire quello che sta dietro: un cielo blu. Sarà un errore di elaborazione? Forse sì, forse no... Per corretta informazione presentiamo la traduzione in italiano dell'altro link citato nel commento NASA. Anche qui troviamo informazioni molto utili. Le nostre eventuali considerazioni critiche ed i commenti li rimandiamo alla pagina successiva. Documento originale di Philip Gibbs, Maggio 1997. Perchè è il cielo blu? - Un cielo privo di nubi di giorno è blu perché le molecole d'aria disperdono la luce solare blu maggiormente della luce rossa. Quando osserviamo verso il sole durante il tramonto, vediamo i colori rosso ed arancione perché la luce blu è stata dispersa via dalla linea di vista. D'altro canto la luce bianca del sole è la somma di tutti i colori dell'arcobaleno. Ciò è stato dimostrato da Isaac Newton, che utilizzò un prisma per separare i colori differenti così da ottenere uno spettro. I colori della luce sono caratterizzati dalle loro differenti lunghezze d'onda. La parte visibile procede dalla luce rossa, con una lunghezza d'onda di circa 720 nm, alla viola con una lunghezza d'onda di circa 380 nm, con l'arancio, il colore giallo, il verde, l'azzurro e l'indaco in mezzo. I tre differenti tipi di recettori cromatici della retina (parlando dell'occhio umano) rispondono in modo incisivo alle lunghezze d'onda rosse, verdi e blu, producendo la nostra percezione del colore. L'effetto di Tyndall - I primi passi verso la corretta comprensione del colore del cielo furono compiuti da John Tyndall nel 1859. Egli si rese conto che quando la luce attraversava un limpido fluido dotato di piccole particelle libere in sospensione, le lunghezze d'onda blu (più corte) venivano disperse più fortemente rispetto quelle del rosso. Ciò può essere dimostrato dirigendo un fascio di luce bianca attraverso un contenitore d'acqua mescolato con un po' di latte o sapone. Dal lato iniziale, il fascio luminoso può essere visto con l'effetto di dispersione dalla luce blu, ma la luce vista direttamente dall'estremità finale sarà arrossata, dopo che abbia attraversato il recipiente. La dispersione della luce può anche essere indotta attraverso la polarizzazione, utilizzando appunto un filtro polarizzante, esattamente come quando si osserva il cielo dietro i vetri solari polaroid: apparirà di un azzurro più profondo Quanto fino ad ora descritto viene denominato come "effetto di Tyndall", ma è conosciuto più comunemente dai fisici come Rayleigh Scattering, dopo che Lord Rayleigh compì uno studio più dettagliato alcuni anni seguenti. Egli stabilì che la quantità di luce dispersa è inversamente proporzionale alla quarta potenza della lunghezza d'onda per le particelle sufficientemente piccole. Ne consegue che la luce blu è più dispersa di quella rossa per un fattore di (~ 700/400) ^ 4 = 10.
Polvere o molecole? - Tyndall e Rayleigh ritenevano che il colore blu del cielo dovesse essere dovuto alle piccole particelle di polvere e alle goccioline di vapore acqueo sospese nell'atmosfera. Questo preconcetto è ancora oggi erroneamente diffuso tra la gente. Ma gli scienziati successivamente si accorsero che se questo fosse stato vero, ci sarebbero più variazioni cromatiche del cielo con gli stati di opacità o di umidità che realmente vengono osservati. Così capirono correttamente che le molecole di ossigeno e di azoto nell'aria erano sufficienti per generare la dispersione. Il caso infine è stato anche trattato da Einstein nel 1911, il quale descrisse in una formula dettagliata un mezzo per quantificare la dispersione della luce dalle molecole; e questo fu poi confermato con gli esperimenti. Si poteva persino usare il calcolo come ulteriore verifica del valore di Avogadro in paragone all'osservazione. Le molecole possono effettivamente disperdere la luce perché il campo elettromagnetico delle onde luminose induce un momento di dipolo elettrico nelle molecole stesse. Perchè non viola? - Se le lunghezze d'onda più corte sono maggiormente disperse, allora c'è un puzzle quanto al perchè il cielo non appaia piuttosto viola, che in effetti è il colore con la lunghezza d'onda visibile più corta. Lo spettro di emissione della luce solare non è costante a tutte le lunghezze d'onda ed è ulteriormente assorbita dall'alta atmosfera, così la luce violetta è già minore a partire da quelle altitudini. I nostri occhi sono inoltre meno sensibili alla luce viola e questo è parte del nostro sistema visivo. Tuttavia un arcobaleno mostra che rimane una quantità significativa di luce visibile sia nell'indaco che nel viola oltre l'azzurro. Dobbiamo allora comprendere meglio come funziona il nostro apparato visivo. Noi esseri umani abbiamo tre tipi di recettori del colore, o coni, nella nostra retina. Sono denominati rossi, blu e verdi perché rispondono più fortemente alla luce di quelle lunghezze d'onda. Mentre sono stimolati nelle proporzioni differenti, il nostro sistema visivo costruisce i colori che vediamo. I coni rossi rispondono fortemente alla piccola quantità di luce rossa dispersa, ma anche un po' alle lunghezze d'onda arancione e gialla. I coni verdi rispondono maggiormente al colore giallo, meno alle lunghezze d'onda verdi e, in piccola quantità, a quelle verde blu. I coni blu sono stimolati dai colori vicino alle lunghezze d'onda blu, le quali sono disperse in modo maggiore. Se non ci fossero indaco e viola nello spettro, il cielo apparirebbe blu con una tinta verde leggera. Tuttavia, l'indaco ed il viola più fortemente disperse stimolano ugualmente un po' i coni rossi così come l'azzurro, al che si otterrà una mistura di colori apparentemente blu con una tinta rossa aggiunta. L'effetto netto è che i coni rossi e verdi sono stimolati in modo simile dalla luce del cielo, mentre l'azzurro è stimolato più fortemente. Questa combinazione rappresenta il colore azzurro pallido del cielo. Non può essere una coincidenza che la nostra visione è tarata per vedere il cielo come tonalità pura. Ci siamo evoluti per adattarci dentro il nostro ambiente; così la capacità di separare i colori naturali è probabilmente il più chiaro vantaggio di sopravvivenza.
I tramonti - quando l'aria è limpida il tramonto apparirà giallo, perché la luce del sole è passata attraverso uno spesso strato di atmosfera e una parte della luce blu è stata dispersa via. Se l'aria fosse inquinata da piccole particelle, sia di origine naturale o no, il tramonto sarà più rosso. I tramonti sopra il mare possono anche essere di tinta arancio, dovuto le particelle di sale nell'aria, che sono efficaci dispersori entro i parametri dell'effetto di Tyndall. Il cielo intorno al sole è visto arrossato, così come la luce che viene direttamente dal sole. Ciò è perché tutta la luce è dispersa uniformemente con i piccoli angoli. Ma la luce blu è allora più dispersa oltre distanze due volte o più grandi, lasciando i colori rosso, arancione e giallo. Luna blu e opacità blu - Le nubi e l'opacità della polvere sembrano bianche perché consistono di particelle più grandi delle lunghezze d'onda della luce, le quali disperdono ugualmente tutte le lunghezze d'onda (Mie Scattering). Ma a volte ci potrebbero essere altre particelle nell'aria che sono molto più piccole. Alcune regioni montagnose sono famose per la loro opacità blu. Gli aerosol dei terpeni dalla vegetazione reagiscono con l'ozono nell'atmosfera formando piccole particelle di circa 200 nm e queste particelle disperdono la luce blu. Un incendio di foreste o un'eruzione vulcanica può riempire occasionalmente l'atmosfera di particelle fini di 500-800 nm, sufficienti per disperdere la luce rossa. Ciò genera l'opposto dell'effetto di Tyndall e può indurre la luna ad avere una tinta blu poiché la luce rossa è stata dispersa via. Questo è un fenomeno molto raro, così raro che si dice che accade "una volta in una luna blu". Perchè è il cielo di Marte rosso? - Le immagini trasmesse a Terra dai landers di Viking in 1977 e da Pathfinder in 1997 hanno mostrato un cielo rosso visto dalla superficie di Marte. Ciò era dovuto alle particelle ricche di ferro sollevate dalle tempeste di polvere che accadono di tanto in tanto su Marte. Il colore del cielo marziano cambierà secondo le condizioni atmosferiche. Dovrebbe essere blu quando non ci sono state tempeste recenti, ma sarà comunque più scuro del cielo diurno terrestre a causa dell'atmosfera più rarefatta di Marte.
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