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Dall'arcobaleno alla aurore boreali: quando la luce diventa spettacolo
di Redazione

Tramonto, arcobaleno, aurora polare… le molteplici facce della luce in natura



I tramonti, gli arcobaleni, le sfumature che passano dal blu al verde del mare e l’immensa gamma di colori di piante e animali… sono solo alcuni esempi della ricca varietà di fenomeni ottici in natura. Le nostre prime esperienze di luce e colore sono attraverso quello che vediamo nel mondo naturale, la meraviglia e la bellezza dell’ottica naturale è ovunque. Vediamo alcuni esempi di fenomeni naturali che esistono grazie alla luce…

Fotosintesi clorofilliana
Il processo che converte l’energia della radiazione solare in energia chimica a partire da anidride carbonica e acqua si chiama fotosintesi clorofilliana. Grazie al processo di  fotosintesi, le piante verdi sintetizzano da sole le sostante organiche (carboidrati) necessarie per la loro sopravvivenza. Sono pertanto detti organismi autotrofi. Tutti gli altri organismi come gli animali e l’uomo, sono detti organismi eterotrofi, in grado di sintetizzare le molecole di cui è costituito il loro corpo solo a partire dalle molecole organiche contenute negli alimenti (vegetali o animali). Le specie vegetali rappresentano, pertanto, un elemento fondamentale per l’equilibrio naturale e per la vita di altre specie viventi. Un processo apparentemente semplice, la fotosintesi è in realtà molto complessa ed è la base da cui proviene tutto il nostro cibo e molte importanti risorse che utilizziamo, come i combustibili fossili. Basti pensare che il 97% della biomassa è rappresentato dai vegetali, in grado di sostenere il restante 3%, costituito dai restanti esseri viventi, esseri umani inclusi.

Albe e tramonti
All’alba e al tramonto la radiazione solare arriva al suolo con un angolo di incidenza molto basso, per cui i raggi solari devono attraversare uno spesso strato di atmosfera, in particolare i suoi strati più bassi, quelli più ricchi di pulviscolo e di umidità: questi diffondono in maggior quantità le radiazioni di lunghezze d’onda più lunga, e quindi il cielo ci appare di colore rosso o arancione. Tanto maggiore è la quantità di pulviscolo atmosferico, tanto più “colorati” risulteranno i tramonti e le albe.

Arcobaleno
L’arcobaleno è un fenomeno che ha sempre affascinato l’uomo, da una parte perchè segna, in genere, la prossima fine di un temporale, dall’altra per lo spettacolo offerto dai suoi colori. Sugli arcobaleni sono fioriti miti e leggende: per i greci era la manifestazione visibile della messaggera degli dei, secondo le leggende nordiche alla fine dell’arcobaleno è sepolta una pentola magica contenente un favoloso tesoro.
In realtà, si tratta di un semplice fenomeno ottico, dovuto alla rifrazione che la luce bianca subisce attraversando le gocce d’acqua: analogamente alla luce che attraversa un prisma, la luce solare che attraversa una goccia d’acqua viene rifratta e scomposta nelle diverse lunghezze d’onda che la compongono. Diversamente da un prisma, attraverso il quale riusciamo a vedere contemporaneamente tutte le lunghezze d’onda dello spettro visibile, noi possiamo vedere un solo colore, una sola lunghezza d’onda per ogni goccia, a seconda dell’altezza rispetto a noi e dall’angolo con cui la luce rifratta dalla goccia colpisce il nostro occhio. La luce solare che colpisce contemporaneamente milioni di microscopiche gocce d’acqua subisce quindi rifrazione attraverso ciascuna di esse (in realtà, la luce subisce una doppia rifrazione, entrando nella goccia e uscendone). Il risultato è che noi vediamo disegnarsi nel cielo una serie di archi concentrici a bande di colori diversi. I colori sono quelli che derivano dalla scomposizione dello spettro visibile nelle diverse lunghezze d’onda e si presentano sempre con un ordine ben preciso (in funzione della lunghezza d’onda) dal violetto, nell’arco più interno, al blu, al verde, al giallo, all’arancione fino al rosso nell’arco più esterno.

Aurore
Il Sole emette nello spazio un flusso di particelle dotate di carica, che possono essere attratte dai poli magnetici terrestri. Queste particelle cariche interagiscono con le molecole presenti nell’alta atmosfera della Terra, dando vita al meraviglioso spettacolo dell’aurora. Quelle che si osservano al Polo nord vengono chiamate aurore boreali, mentre quelle visibili verso il Polo sud aurore australi.

Articolo pubblicato il 27 novembre 2015 - © RIPRODUZIONE RISERVATA


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