Qualche esperto della materia, mi può confermare che il colore rosso intenso delle nuvole illuminate da sotto
verso la fine del tramonto, è dovuto alla maggiore distanza che i raggi del sole devono percorrere nell'atmosfera
a causa del fatto che il sole si trova sotto la linea dell'orizzonte?

Com’è noto, la luce visibile di color bianco proveniente dal Sole è composta dalla sovrapposizione di onde elettromagnetiche di diverse lunghezza d’onda che variano dai 380 nm [1 nanometro (nm) = 1 milionesimo di millimetro] della radiazione che percepiamo come violetta, fino ai 720 nm della radiazione che ci appare rossa, passando per il blu, verde, giallo, arancio.
Una volta raggiunta la Terra, un raggio solare interagisce con l’atmosfera. Quest’ultima è composta per il 78% da azoto e per il 21 % da ossigeno. Sono anche presenti argon, acqua (in forma di vapore, goccioline e cristalli di ghiaccio) e particelle solide (polveri, ceneri dai vulcani e sale dal mare).
Gli effetti dell’interazione tra luce ed atmosfera dipendono dalla lunghezza d’onda della radiazione e dalle dimensioni degli oggetti su cui questa incide.
Le particelle di polvere e le goccioline d’acqua sono molto più grandi della lunghezza d’onda della luce visibile: in questo caso la luce viene riflessa in tutte le direzioni allo stesso modo, indipendentemente dalla propria lunghezza d’onda.
Le molecole di gas hanno dimensioni inferiori e la luce si comporta diversamente a seconda della sua lunghezza d’onda. La luce rossa ha una lunghezza d’onda maggiore e tende a “scavalcare” le particelle più piccole senza “vederle”; questa luce, dunque, interagisce molto debolmente con l’atmosfera e prosegue la sua propagazione rettilinea lungo la direzione iniziale. Al contrario, la luce blu ha una lunghezza d’onda inferiore e si “accorge” della presenza delle molecole da cui è infatti riflessa in tutte le direzioni (fu Einstein a dimostrare nel 1911, contrariamente a quanto si credeva in principio, che erano proprio le molecole, e non le polveri in sospensione, la causa della diffusione).

Questa diffusione differenziale dipendente dalla lunghezza d’onda è chiamata, in inglese, Rayleigh scattering (da Lord John Rayleigh, il fisico inglese che per primo la descrisse nella seconda metà dell’Ottocento).
Più precisamente, la quantità di luce diffusa è inversamente proporzionale alla quarta potenza della lunghezza d’onda. Ne consegue che la luce blu è diffusa più di quella rossa di un fattore (700/400)4 ~ 10.

Proprio nel Rayleigh scattering risiede la risposta alle domande che ci siamo posti all’inizio.
Nell’attraversare l’atmosfera, la maggior parte della radiazione di maggior lunghezza d’onda prosegue la sua traiettoria rettilinea. La luce rossa, arancione e gialla viene influenzata solo in minima parte dalla presenza dell’aria. Al contrario, la luce blu è diffusa in tutte le direzioni. In qualunque direzione si osservi, parte di questa luce giunge ai nostri occhi. Il cielo, pertanto, appare blu.
Vicino all’orizzonte il cielo è di un azzurro più chiaro perché la luce, per raggiungerci da questa direzione, deve attraversare più aria e viene diffusa maggiormente; pertanto siamo raggiunti da una minor quantità di luce blu.
Le nuvole e la nebbia ci appaiono bianche perché consistono di particelle più grandi delle lunghezze d’onda della radiazione visibile, e diffondono tutti i colori allo stesso modo.

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