Considere que: o comprimento de onda da luz visível é da ordem de 0,5 mu m; o espalhamento Rayleigh é válido para partículas muito menores que o comprimento de onda e possui uma seção de choque, sigmaR, 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 <10^-12 kg / m^3
Vênus sim 65 kg / m^3
Terra 1,217 kg / m^3
Marte 0,020 kg / m^3

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 0,5 mu m) 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:
sigmaR propto 1lambda^4
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 sigmaR é inversamente proporcional a lambda^4, a luz azul é fortemente espalhada, deixando predominar as cores vermelha e laranja que vemos no Sol nessas horas.

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