Considere que: o comprimento de onda da luz visível é da ordem de ; o espalhamento Rayleigh é válido para partículas muito menores que o comprimento de onda e possui uma seção de choque, , proporcional ao inverso do comprimento de onda elevado a quarta potência.
c) Você poderia explicar o avermelhamento do Sol poente ou nascente com argumentos similares?
Na tabela abaixo são dadas as densidades das atmosferas de alguns planetas do sistema solar.
Planeta Densidade da atmosfera
Mercúrio
Vênus
Terra
Marte

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre o avermelhamento do Sol quando ele está se pondo ou nascendo. O que a gente precisa saber aqui é sobre espalhamento Rayleigh, que é um fenômeno que explica como a luz interage com partículas muito pequenas na atmosfera. Vamos usar isso para entender por que o Sol parece vermelho nessas horas.

Passo 2

Primeiro, vamos falar um pouco sobre o comprimento de onda da luz. A luz visível tem diferentes cores, e cada cor tem um comprimento de onda diferente. Por exemplo, o azul tem um comprimento de onda menor (em torno de ) e o vermelho tem um comprimento de onda maior.

Passo 3

Agora, o espalhamento Rayleigh acontece quando as partículas na atmosfera (como moléculas de ar) são muito menores que o comprimento de onda da luz. Esse espalhamento é mais eficiente para comprimentos de onda menores. A fórmula que descreve isso é:
Isso significa que a seção de choque, ou seja, a probabilidade de a luz ser espalhada, diminui muito conforme o comprimento de onda aumenta.

Passo 4

Quando o Sol está alto no céu, a luz viaja por uma menor quantidade de atmosfera até chegar aos nossos olhos. Nessa situação, as partículas menores espalham mais a luz azul do que a vermelha, fazendo o céu parecer azul. Mas quando o Sol está se pondo ou nascendo, a luz precisa atravessar uma camada mais densa da atmosfera.

Passo 5

Com esse caminho mais longo, há mais partículas para espalhar a luz. Como o espalhamento Rayleigh é mais eficiente para luz azul (de comprimento de onda menor), quase toda a luz azul é espalhada para longe da nossa linha de visão. O que sobra é a luz com comprimentos de onda maiores, como o vermelho e o laranja, que chegam até a gente, deixando o Sol com aquela aparência avermelhada.

Resposta

O avermelhamento do Sol ao se pôr ou nascer ocorre porque a luz percorre um trajeto maior na atmosfera, aumentando o espalhamento Rayleigh das ondas azuis. Como a seção de choque é inversamente proporcional a , a luz azul é fortemente espalhada, deixando predominar as cores vermelha e laranja que vemos no Sol nessas horas.

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