Uma das perguntas eternas que há muito se pensava sem resposta é o que faz o céu parecer azul. A ciência moderna e a compreensão das ondas de luz forneceram uma resposta, embora muitas respostas falsas ainda sejam populares. O que faz o céu parecer azul é o resultado da dispersão eletromagnética, usando a luz do sol e as partículas da atmosfera da Terra.
Para entender o que faz o céu parecer azul, você deve entender como as ondas de luz funcionam. Uma onda de luz é um campo vibratório de energia que viaja em ondas. A distância de uma onda para a próxima é chamada de comprimento de onda e determina a cor da luz. A luz do sol contém todas as cores diferentes; tudo se misturando para formar uma luz branca que viaja em linha reta até esbarrar em qualquer coisa. Dependendo do objeto em que ele colide, a luz pode ser dividida em diferentes comprimentos de ondas de luz. As ondas de luz mais curtas correspondem às cores azul e violeta, que também possuem a energia mais contida e a maior frequência.
Quando uma onda de luz atinge uma partícula de gás, como as que compõem a atmosfera ao redor da Terra, a partícula pode absorver parte da energia da onda. Qualquer que seja a energia que a partícula absorva, ela irradia ou reflete. Por terem a frequência mais alta, as ondas de luz azul são absorvidas com muito mais frequência do que seus companheiros mais lentos e menos energéticos.
A dispersão de Rayleigh, um processo em homenagem ao cientista inglês que a descobriu, descreve o que faz o céu parecer azul. Por causa das texturas microscópicas nas superfícies das partículas da atmosfera, a luz azul absorvida não apenas irradia ou reflete em uma direção, mas dispara em todos os tipos de direções. Ao olhar para o céu, você está vendo a luz dispersa, que salta por toda a atmosfera.
A dispersão de Rayleigh também descreve por que o céu parece clarear de cor em direção ao horizonte. Como você está olhando o céu muito mais longe, as ondas de luz estão passando por mais ar para chegar até você. Quanto mais longe você olha, menos concentrada fica a dispersão, causando tons de azul mais claros perto da borda do horizonte.
Se você está se perguntando por que, ao nascer ou no pôr do sol, o céu fica vermelho e laranja, esse também é um processo de dispersão. Quando o sol está próximo do horizonte, deve passar por muito mais atmosfera. Assim, as ondas de luz mais longas que passam pelas camadas mais finas da atmosfera são as únicas ondas que não são completamente difundidas pela dispersão. As ondas de luz mais longas compõem as cores laranja e vermelho, de modo que é a luz que se torna visível no nascer e no pôr do sol.
As explicações falsas populares sugerem que o céu é azul porque a luz reflete nos oceanos azuis. De fato, funciona ao contrário. O que faz o oceano parecer azul é a mesma coisa que faz o céu parecer azul. O oceano está refletindo a cor do céu; portanto, se o céu estiver com luz azul dispersa, as partículas no oceano receberão e dispersarão principalmente a luz azul.