Para compreender porque é que o céu é azul, precisamos primeiro de compreender um pouco sobre a luz. Embora a luz do Sol pareça branca, é realmente constituída por um espectro de muitas cores diferentes, como podemos ver quando estão espalhadas num arco-íris.
Podemos pensar na luz como sendo uma onda de energia, e as diferentes cores têm todas um comprimento de onda diferente. Num extremo do espectro está a luz vermelha que tem o maior comprimento de onda e no outro está a luz azul e violeta que tem um comprimento de onda muito mais curto.
Porquê o céu é azul?
Quando a luz do Sol atinge a atmosfera terrestre, ela é dispersa, ou desviada, pelas minúsculas moléculas de gás (principalmente azoto e oxigénio) no ar. Como estas moléculas são muito mais pequenas do que o comprimento de onda da luz visível, a quantidade de dispersão depende do comprimento de onda. Este efeito chama-se dispersão de Rayleigh, com o nome de Lord Rayleigh, que o descobriu pela primeira vez.
Comprimento de onda dehorter (violeta e azul) são os mais fortemente dispersos, por isso mais da luz azul é dispersa em direcção aos nossos olhos do que as outras cores. Podemos perguntar-nos porque é que o céu não parece realmente roxo, uma vez que a luz violeta está dispersa ainda mais fortemente do que o azul. Isto porque não há tanta violeta na luz solar para começar, e os nossos olhos são muito mais sensíveis ao azul.
A luz azul que dá ao céu a sua cor, é suficientemente brilhante para fazer desaparecer todas as estrelas que vemos à noite, uma vez que a luz que emitem é muito mais fraca.
Por que razão o azul desvanece em direcção ao horizonte?
Vocês também podem notar que o céu tende a ser mais vibrante por cima e desvanece-se à medida que atinge o horizonte. Isto porque a luz do horizonte teve de viajar mais longe através do ar e, por isso, foi dispersa e anulada. A superfície da Terra também desempenha um papel na dispersão e reflexão desta luz. Como resultado deste aumento da dispersão, a dominância da luz azul é diminuída e assim vemos um aumento da quantidade de luz branca.