Começa Com Um Estrondo

Por que a Terra parece azul vista do espaço?

Crédito da imagem: espaçonave NASA / Galileo, da Terra e da Lua em um único quadro.

Dica: não tem nada a ver com o nosso céu azul.

Sempre que olho para a lua, sinto que estou em uma máquina do tempo. Estou de volta a esse precioso ponto de tempo, de pé sobre o agourento - mas lindo - Mar da Tranquilidade. Eu podia ver nosso brilhante planeta azul Terra posicionado na escuridão do espaço. – Buzz Aldrin

Marte é o planeta vermelho; a Lua é de um cinza acinzentado; Saturno brilha em amarelo e o Sol é um branco brilhante e ofuscante. Mas o nosso planeta, quando visto das profundezas do espaço, quer subamos ligeiramente acima do nosso mundo, em órbita baixa da Terra, quer viajemos para os confins do nosso Sistema Solar, brilha um azul glorioso. Mas por que? Por que a Terra parece azul? Para descobrir, vamos considerar o que realmente vemos quando analisamos em detalhes.

O inteira planeta não é azul, é claro. As próprias nuvens são brancas, refletindo a luz solar direta e branca de volta para qualquer espectador. O gelo – como as calotas dos pólos do nosso planeta – parece branco pelas mesmas razões. Os continentes, da mesma forma, aparecem marrons ou verdes a uma grande distância, dependendo das estações e da cobertura de plantas do terreno.

Crédito da imagem: NASA Earth Observatory, do verão do sul / inverno do norte.

Isso nos ensina algo importante: a Terra não é azul porque o céu/atmosfera é azul. Se fosse esse o caso, toda a luz refletida na superfície seria em tons de azul, e simplesmente não vemos isso. Mas há uma dica que vem das partes verdadeiramente azuis: os mares e oceanos da Terra. O sombra de azul que a água da Terra aparece varia de acordo com a profundidade da água. Você notará, se olhar atentamente para uma foto como a abaixo, que as regiões aquosas que margeiam os continentes (ao longo das plataformas continentais) são um tom de azul mais claro e mais ciano do que as profundezas profundas e escuras do oceano.

Crédito da imagem: Blue Marble da NASA / VIIRS / Finland NPP.

Você já deve ter ouvido falar que o oceano é azul porque o céu é azul e a água reflete o céu. Pois o céu é azul; isso é certo. E o céu é azul porque nossa atmosfera é mais eficiente em espalhar a luz azul (comprimento de onda mais curto) do que a luz vermelha (comprimento de onda mais longo). este é a razão porque:

O céu parece azul durante o dia, pois a luz de comprimento de onda curto que atinge a atmosfera é espalhada em todas as direções, com mais azul atingindo nossos olhos do que qualquer outro comprimento de onda.
O Sol e a Lua aparecem vermelhos à medida que se põem ou nascem, à medida que a luz azul que passa pelas grandes quantidades de atmosfera se dispersa, enquanto os vermelhos mais profundos permanecem preferencialmente, atingindo nossos olhos.
E por que a Lua aparece vermelha durante um eclipse lunar total: a luz vermelha que passa pela nossa atmosfera ainda cairá na superfície da Lua, enquanto a luz azul se dispersa com muita facilidade.

Crédito da imagem: NASA.

Mas se essa fosse a explicação – que o oceano reflete o céu – não esperaríamos ver esses vários tons de azul à medida que nos dirigimos para águas cada vez mais profundas. Na verdade, se você tirar uma fotografia debaixo d'água na luz natural , sem nenhuma fonte de luz artificial, você notaria – mesmo que fosse a uma profundidade modesta – que literalmente tudo assumiria um tom azulado.

Crédito da imagem: foto de domínio público pelo usuário pixabay shanerkidwell, via https://pixabay.com/en/turtle-ocean-blue-sea-underwater-287973/ .

O fato é que o oceano é feito de moléculas de água e água - como todo moléculas - absorve preferencialmente certos comprimentos de onda de luz. Os comprimentos de onda mais fáceis para a água absorver são a luz infravermelha, ultravioleta e vermelha. Isso significa que, se você descer até uma profundidade modesta, não experimentará muito aquecimento do Sol, estará protegido da radiação UV e as coisas começarão a ficar azuis, à medida que a luz vermelha for retirada.

Desça um pouco mais e as laranjas também vão embora.

Crédito da imagem: Dennis Jarvis do flickr, sob licença c.c.a.-2.0, via https://www.flickr.com/photos/archer10/16153615830 .

Passado isso, os amarelos, verdes e violetas começam a ser tirados.

À medida que descemos para profundidades de vários quilômetros, finalmente a luz azul também desaparece, embora seja a última a fazê-lo.

E é por isso que as profundezas oceânicas mais profundas parecem um azul profundo e escuro: porque todos os outros comprimentos de onda são absorvidos, enquanto os azuis mais profundos têm a maior probabilidade de serem refletidos e reemitidos de volta ao Universo. É também por isso que, se a Terra fosse inteiramente oceano, apenas 11% da luz solar visível incidente seria refletida de volta para o espaço: o oceano é realmente muito bom em absorver a luz solar!

Com 70% da superfície do nosso mundo coberta por oceanos e com a maior parte aquele sendo oceano profundo, profundo, nosso mundo parece inegavelmente azul de longe.

Crédito das imagens: NASA / Voyager 2, de Netuno (L) e Urano (R).

Urano e Netuno, o nosso Sistema Solar de outros dois mundos azuis, têm atmosferas feitas principalmente de hidrogênio, hélio e metano. (Netuno é mais rico em gelo e tem uma variedade maior de compostos, daí sua tonalidade diferente.) Em concentrações suficientemente grandes, o metano é um pouco melhor em absorver a luz vermelha e um pouco melhor em refletir a luz azul do que os outros comprimentos de onda, enquanto o hidrogênio e hélio e principalmente transparente a todas as frequências de luz visível. Para os mundos gigantes de gás que são azuis, isso realmente é devido à cor dos próprios céus.

Mas na Terra? Nossa atmosfera é fina o suficiente para não ser responsável pela coloração do nosso planeta. O céu e o oceano não são azuis por causa dos reflexos; ambos são azuis, mas cada um por sua própria vontade. Se você removesse nossos oceanos inteiramente, um humano na superfície ainda veria o céu azul, e se você conseguisse tirar nossos céus (mas ainda de alguma forma nos desse água líquida na superfície), nosso planeta ainda pareceria azul.