Porque o céu é azul?

As diferentes cores que vemos no céu, é resultado apenas das interações  da luz com a atmosfera. Absorção e reflexão dos diferentes comprimentos de onda do espectro da luz visível pelos átomos que formam o ar.

O azul de uma manhã de maio sem nuvens ou o vermelho e o laranja de um pôr-do-sol sobre o mar levaram os seres humanos ao deslumbramento, à poesia e à ciência. Não importa o lugar onde vivemos sobre a Terra, não importa qual seja a nossa língua, nossa condição econômica, religião, costumes ou política, temos um céu em comum.  A pesar que por causa da poluição vemos em alguns lugares céus marrons, ou cinzentos ainda é considerado como o céu como sendo de cor azul. Entretanto, há mundos com céus pretos e amarelos, talvez até mesmo verdes. A cor do céu caracteriza o mundo.

Os pássaros voam no azul, as nuvens estão ali suspensas, os seres humanos o admiram e com ele convivem, a luz do Sol e das estrelas esvoaça por ele. Mas o que é afinal? Onde termina? Qual o seu volume? De onde vem todo esse azul? Se é um lugar-comum para todos os seres humanos, se isso caracteriza o nosso mundo, certamente devemos saber alguma coisa sobre ele. O que é céu?

Yuri Gagarin em 12 abril de 1961 se tornou o primeiro humano escapar da força gravitacional do planeta Terra. Na nave espacial Vostok 1. Ele foi o primeiro homem a ver que a terra era realmente redonda e que acima da atmosfera o céu é preto.

Em agosto de 1957, pela primeira vez um ser humano chamado David Simons elevou-se acima do azul e olhou ao redor. Pilotando um balão ate uma altura superior aos 30 quilômetros, vislumbrou-se com um céu diferente. Ele havia alcançado a região de transição, em que o azul do nível do solo esta sendo invadido pelo preto perfeito do espaço. Desde o vôo quase esquecido de Simons, pessoas de muitas nações voaram acima da atmosfera. É agora evidente, depois de repetidas experiências humana (e robóticas) diretas, que no espaço o céu diurno é preto. 
O Sol brilha resplandecente sobre a nave. A Terra lá embaixo é brilhantemente iluminada, mas o céu acima é preto como a noite. Ou como em abril de 1961 Yuri Gagarin a bordo da Vostok 1, descreveu: "O céu é totalmente preto; e, contra o pano de fundo desse céu negro, as estrelas parecem um pouco mais brilhantes e mais distintas. A Terra tem um halo azul muito bonito, muito característico, que se pode divisar com clareza, quando se observa o horizonte. Há uma transição harmoniosa de cores, do azul suave para o azul, depois para o azul escuro e o violeta e, então, para a cor totalmente preta do céu. É uma transição muito bela".

Evidentemente, o céu diurno – todo esse azul – tem alguma conexão com o ar. Se examinada atentamente a partir do espaço, a Terra aparece rodeada por uma fina faixa azul. No topo dessa faixa, é possível ver o céu azul desaparecendo gradualmente na escuridão do espaço. Essa é a zona de transição que Simons foi o primeiro a invadir e Gagarin o primeiro a observar do alto. Naquele reino sem limites a simples respiração é impossível sem elaborados equipamentos de vida. Para a sua própria existência, a vida humana depende desse céu azul. Temos razão em considerar o céu digno como algo sagrado.

A Luz branca pode ser descomposta em outras cores utilizando um prisma, mas as  partículas existentes no ar tem também essa capacidade de descompor e absorver ou refletir apenas determinadas cores, por exemplo isso explica o aparecimento dos arco-iris quando varias gotas de águas presentes no ar atuam como prismas descompondo a luz.

Vemos o azul durante o dia porque a luz solar está ricocheteando no ar ao redor e acima de nós. Em uma noite sem nuvens, o céu é preto porque não há uma fonte de luz suficientemente intensa para ser refletida no ar. Quando olhamos para cima num dia sem nuvens e admiramos o céu azul, estamos testemunhando a interação de ondas eletromagnéticas nos diferentes comprimentos de ondas do espectro eletromagnético provenientes do Sol intere agindo com as moléculas dos elementos que formam o ar que forma a atmosfera sendo estes são basicamente nitrogênio e oxigênio.

Mas, existem outros mundos, outros céus: Mercúrio, a lua da Terra e a maioria dos satélites dos outros planetas são mundos pequenos; devido a suas gravidades fracas, são incapazes de reter as próprias atmosferas – que escoam para o espaço. O vácuo quase perfeito do espaço chega então até o solo. A luz solar atinge suas superfícies sem encontrar obstáculos, sem ser espalhada ou absorvida ao longo de sua trajetória. Os céus desses mundos são pretos, mesmo ao meio-dia. Até agora, isso foi testemunho em primeira mão somente por doze seres humanos, as tripulações das Apollos 11, 12 e 14-17, que pousaram sobre a Lua e por todos os robôs que se encontram pelas imediações de nosso sistema solar. Quase todos os satélites no Sistema Solar conhecidos  têm céus pretos – exceto Titã de Saturno e talvez Tritão de Netuno, que são bastante grandes para terem atmosferas. E o céu é igualmente negro em todos os asteróides.

Fotografia tirada pela sonda Venera-13 em Vênus em 1981 e reprocessado por Don P. Mitchell. Ela mostra o solo arenoso em uma planície vulcânica. (A tampa da câmera está em primeiro plano)

Vênus tem cerca de noventa vezes mais ar que a Terra. Mas ele não é composto principalmente de oxigênio e nitrogênio como entre nós – é dióxido de carbono. O ar, no entanto, é tão espesso que dificilmente um pouco de luz azul consegue chegar até o solo;. Assim, a luz que chega por fim ao solo deve ser fortemente avermelhada – como um pôr-do-sol terrestre cobrindo todo o céu.. Fotos tiradas pelas naves soviéticas Venera que pousaram sobre o planeta confirmam que os céus de Vênus são uma espécie de amarelo-laranja. Marte é outra história. É um mundo menor que a Terra, com uma atmosfera muito mais rala. Alem disso grande parte da superfície de Marte é deserta – e vermelha porque as areias são ferrugentas, acredita-se a tonalidade do céu é uma coloração amarelo-marrom.

Os planetas mais afastados do Sistema Solar – Júpiter, Saturno, Urano e Netuno – são diferentes. São mundos imensos com atmosferas gigantescas, compostas principalmente de hidrogênio e hélio. Suas superfícies sólidas se encontram em tal profundidade que nenhuma luz solar penetra até o solo. Embaixo o céu é preto, sem perspectiva alguma de amanhecer. A eterna noite sem estrelas talvez seja iluminada de vez em quando por um raio. Porém, mais no alto da atmosfera, onde a luz solar consegue penetrar, aguarda-nos um panorama muito belo. Por exemplo, júpiter tem uma atmosfera multicolorida devido a sua composição química. Urano e especialmente Netuno têm uma cor azul austera e misteriosa pela qual transitam as nuvens – algumas um pouco mais brancas – carregadas por ventos de alta velocidade.

Todos os mundos que possuem céus que não são pretos têm atmosfera. Se nos encontramos sobre a superfície de um mundo e existe uma atmosfera espessa o suficiente para ser visível, é provável que haja um modo de voar por ela. Estamos atualmente enviando nossos instrumentos para voar pelos céus multicoloridos de outros mundos. Algum dia iremos nós! Pára- quedas já foram usadas nas atmosferas de Vênus e Marte e estão sendo planejados para Júpiter e Titã. Em 1985, dois balões franco-soviéticos navegaram pelos céus amarelos de Vênus. O sonho de voar e o sonho de viajar pelo espaço são gêmeos. Concebidos por visionários similares, eles dependem de tecnologias afins e evoluem mais ou menos juntos. Quando se atingem certos limites práticos e econômicos no vôo sobre a Terra, surge a possibilidade de voar pelos céus matizados de outros mundos.

Imagem da atmosfera de Júpiter em infravermelho, tomada pela sonda espacial New Horizons.

É agora quase possível atribuir combinações de cores, com base nas cores das nuvens e do céu, a todos os planetas do Sistema Solar – dos céus manchados de enxofre de Vênus e dos céus ferrugentos de Marte ao azul água-marinha de Urano ou o azul hipnótico e fantasmagórico de Netuno. Um dia, talvez, eles enfeitem as bandeiras de distantes postos humanos no Sistema Solar, na época em que as novas fronteiras se estenderem do Sol até as estrelas e os exploradores estiverem cercados pelo preto infinito do espaço.

O céu é apenas a fina camada de atmosfera que cobre alguns mundos com gravidade suficiente para não deixar fugir esses gases preciosos para p espaço profundo, a composição do céu na Terra é a chave para a vida; por isso devemos admirar nosso céu azul. Nos mundos que não tem atmosfera e em todo o espaço o céu é em sua totalidade é preto, talvez seja algo assustador para quem espera que o céu seja um lugar sobrenatural onde descansam, e talvez seja algo excitante para quem gosta de conhecer o mundo como realmente é , para quem mesmo sabendo que os céus se parecem mais com os infernos, onde existe canibalismo cósmico, galáxias maiores engolindo galáxias menores, onde estrelas e planetas se suicidam e se atiram dentro de um buraco negro, atraído pela força gravitacional, ou onde uma estrela por esta mesmo força explode de forma violenta iluminando o céu nas suas vizinhanças por alguns instantes, seja qual seja a cor o significado do céu sempre será algo que nos chamara a ir ate ele.

Foto que mostra o paraquedas utilizando na atmosfera de Marte pela sonda espacial que leva o Jipi  Robô Curiosity . Foto tirada pelas câmeras da nave orbital Mars Reconnaissance Orbiter  (MRO)

Comenta-se que os cientistas não são românticos, que sua paixão por entender as coisas tira a beleza e o mistério do mundo. Mas não é emocionante compreender como o mundo realmente funciona – que a luz branca é composta de cores, que a cor é a maneira que percebemos os comprimentos de onda da luz, que o ar transparente reflete a luz, que ao realizar esse processo ele discrimina entre as ondas, e que o céu é azul pela mesma razão que o pôr-do-sol é vermelho? Não faz mal algum ao romance do pôr-do-sol saber um pouco a seu respeito

Usado como referencia alguns textos do livro  Pálido Ponto Azul de Carl Sagan