Tramonto blu su Marte

Un bellissimo video dalla NASA preso dal Mars Rover che ci fa vedere il tramonto nei colori marziani. Come bonus aggiuntivo, segue anche una piccola eclissi marziana: un passaggio di Phobos davanti al disco solare.

A guardare il filmato sul tramonto marziano è naturale domandarsi come mai è blu. E' curioso, però, che non ci facciamo quasi mai la domanda equivalente; "come mai sulla Terra i tramonti sono rossi?"

Questa è una delle tante domande che ci facciamo raramente; per esempio: "come mai il cielo è blu?" Oppure, "come mai fa più freddo in montagna che in pianura?" Domande apparentemente semplici, ma per rispondere bisogna sapere un minimo di fisica dell'atmosfera. Allora, vediamo di spiegare la faccenda e di imparare qualcosa.

La luce solare, come sappiamo, ha uno "spettro" di varie lunghezze d'onda: dall'ultravioletto all'infrarosso. L'atmosfera assorbe diversamente nelle varie regioni. Ecco qua un immagine (da Wikipedia) che fa vedere come stanno le cose:

Sulla destra, nella zona dell'infrarorsso, vedete le varie bande di assorbimento molecolari, come quella del CO2 (carbon dioxide) che sono la ragione dell'effetto serra. La parte visibile dello spettro per l'occhio umano va da circa 0.4 micron fino a 0.75; ovvero è sta nella zona a sinistra del grafico. Notate come non ci sono bande di assorbimento nella zona visibile. E' ovvio che sia così, altrimenti non sarebbe "visibile".

Però, notate anche che c'è una zona di assorbimento all'estrema sinistra del grafico che sta - in parte - nella zona visibile - principalmente nella parte blu. Questo è dovuto al cosiddetto "scattering di Rayleigh" o - in italiano - "diffusione di Rayleigh". Ha a che fare con qualcosa che si chiama la polarizzabilità delle molecole, ma non entriamo in questo argomento. Il punto è che quando una molecola dell'atmosfera interagisce con un fotone di luce, lo diffonde in tutte le direzioni. La diffusione è tanto più intensa quanto più piccola è la lunghezza d'onda del fotone, ovvero è più intensa nelle regioni del blu dello spettro del visibile. Per questa ragione, succedono alcune cose interessanti.

Una di queste cose è che quando guardiamo direttamente il Sole (con cautela, ovviamente!) la luce blu passa meno bene di quella rossa. Ora, il sole emette luce che a noi apparirebbe bianca se non ci fosse l'atmosfera; e infatti così lo vedono gli astronauti: bianco. Ma a causa dello scattering di Rayleigh a noi sulla superficie terrestre ci appare giallo chiaro. Ecco la risposta a una domanda che nessuno si pone!

L'altra cosa che succede è la spiegazione del perché il cielo è blu. Infatti, la luminosità del cielo è tutta dovuta alla luce diffusa, ma la probabilità di diffusione è maggiore nel blu che nel rosso, per cui noi vediamo la radiazione diffusa che è principalmente blu.

Su un pianeta come Marte, la fisica è la stessa ma l'atmosfera è molto meno densa che sulla Terra. Per cui questi effetti ci sono, ma molto più deboli. Come si vede nel filmato; il cielo su Marte appare quasi nero; anche se con un po' di buona volontà forse qualche sfumatura di blu ce la possiamo vedere. Però, al tramonto, la luce solare deve attraversare uno strato più spesso di atmosfera e allora il blu si vede bene. Sulla Terra, abbiamo lo stesso effetto al tramonto, ma più intenso, per cui vediamo il rosso. Ecco la risposta a un'altra domanda!

E, infine, perché sulle montagne fa più freddo che in pianura? Beh, questa è una delle manifestazioni principali dell'effetto serra - anche quello dovuto all'interazione della radiazione con l'atmosfera. Tutto è correlato. Questo l'ho spiegato in un certo dettaglio in questo post intitolato "l'effetto coperta".