Piccolo quiz: un cielo verde **
Un piccolo quiz che, forse, ci insegna un fenomeno poco conosciuto. La foto notturna che segue NON riprende un aurora, dato che è stata eseguita in Texas. In qualche modo, molto alla lontana, pensate al corpo nero...
Riflettendoci bene è una cosa del tutto ovvia, ma raramente visibile se non in cieli molto bui. Domanda: di che fenomeno si tratta? Può essere solo verde?
La soluzione è nei commenti
17 commenti
Polvere solare?
no, direi proprio di no...
Bella domanda non avevo mai ragionato seriamente sul fenomeno, che se non erro viene definito Airglow.
A me sembra che come al solito si tratta dell'interazione tra i simpatici fotoni e gli elettroni.. l'esito di tale interazione, dipende essenzialmente dalle energie in gioco.
La frequenza luminosa, oltre ad essere associata nello spettro del visibile ad un colore (così noi la percepiamo), indica proprio l'energia che possiede il fotone corrispondente.
In pratica, l'energia di un fotone è uguale alla frequenza (f) moltiplicata per la costante e di Planck (h), ossia: E = h f
L'urto tra un fotone ed un atomo o meglio un elettrone, può produrre esiti molto diversi.
Gli atomi però non sono tutti uguali, ognuno necessita di una specifica quantità di energia affinché un elettrone salti di orbitale o addirittura possa abbandonare l'atomo a cui era legato (effetto fotoelettrico), ne segue che ogni atomo corrispondente ad un elemento chimico ed ogni salto di orbitale ha una sua specifica impronta.
Nella fisica quantistica l'interazione tra fotoni ed elettroni determina il fenomeno dello scattering.
Per esempio il cielo appare blu/azzurro poiché sono soprattutto i fotoni che corrispondono alle frequenze luminose del blu che interagiscono con gli atomi che compongono l'alta atmosfera, con uno scattering che si chiama di Rayleigh.
In pratica il fotone con l'urto cambia solo direzione, ma la sua energia è insufficiente per produrre un salto di orbitale di qualche elettrone e nello scattering il fotone non perde energia (la frequenza luminosa non varia).
In questo modo, soprattutto i fotoni con frequenza luminosa corrispondente al blu vengono diffusi in ogni direzione determinando il colore blu/azzurro del cielo.
Durante il giorno il Sole scalda l'atmosfera terrestre.... se nella notte alcuni strati dell'alta atmosfera possiedono una certa energia termica immagazzinata durante il giorno, gli atomi eccitati possono emettere dei fotoni.
Tali fotoni possiedono una specifica energia (e quindi una specifica frequenza luminosa) che dipende e dal tipo di atomo che li emette (e dall'orbitale dell'elettrone interessato).
Paragonando l'alta atmosfera ad un corpo nero, che assorbe energia dai fotoni e poi deve riemetterla, anche se la frequenza dei fotoni riemessi può essere diversa, solo ed esclusivamente i fotoni corrispondenti ad una specifica frequenza luminosa saranno in grado di produrre fenomeni di scattering caratterizzati da temporaneo salto di orbitale ed emissione di un fotone.
Tale frequenza dipende dalla composizione dell'alta atmosfera, ossia dagli atomi e dalle molecole che la compongono.
Nell'immagine la luminescenza verde del cielo è associato a fenomeni di emissione legati a molecole contenti ossigeno.
Ma a secondo dello strato di atmosfera che risulta più calda (termicamente eccitata), il colore potrebbe variare da blu a verde, fino al giallo se ad eccitarsi sono le molecole contenti sodio (parte più bassa dell'alta atmosfera).
In fin dei conti il fenomeno a me sembra simile a quello di una qualunque nebulosa ad emissione, il cui colore, in genere rosso, è dovuto all'emissione di fotoni da parte di atomi di idrogeno eccitati.
Ne segue che il colore che può assumere il cielo con la debole luminescenza dell'Airglow, dipende da quali elementi presenti nell'alta atmosfera risultano termicamente “eccitati”.
Oppure no?
Paolo
Dunque, mi butto... visto che parli di un cielo perfettamente buio, la luce arancione sull'orizzonte non può essere quella di un tramonto, ma deve trattarsi della luce zodiacale (debole luminosità generata dal riflettersi della luce solare sulle polveri presenti sul piano dell'eclittica). Quindi immagino che anche il colore verde assunto dal cielo debba essere conseguenza di questo fenomeno.
Cercando immagini di luce zodiacale su Google, se ne trovano di vari colori, non solo verde. Pertanto deduco che il colore assunto dipenda dalla lunghezza d'onda con cui vengono emessi i fotoni in seguito alle interazioni con gli elettroni degli atomi delle polveri e, visto che fai riferimento al corpo nero, immagino che in tutto questo c'entri la temperatura raggiunta per effetto del grado di agitazione delle molecole coinvolte.
Sperando di non detto fesserie, ora vado a leggere la risposta di Paolo!
..Giusto per semplificare alcune delle interazioni tra fotoni e elettroni citate prima, ho realizzato alcune figure..
Si tratta di una personale e ultra semplificata visione, che spero non contenga troppi errori e susciti qualche sorriso...
Questi argomenti sono stati trattati in maniera decisamente più seria qui:
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2015/03/11/dallatomo-alle-stelle-e-viceversa/
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2014/01/20/9-dal-biliardo-alleffetto-compton-prima-parte/
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2014/02/24/9-dal-biliardo-alleffetto-compton-seconda-parte/
Paolo
che dirti Paolo? Sei stato chiarissimo e fantastico come sempre...
In parole povere, è un rilascio ritardato ... di quanto assorbito durante il giorno. Il verde deriva proprio dall'ossigeno, ma anche altri elementi possono contribuire. Ovviamente, la stessa cosa avviene anche di giorno, ma la luce solare domina su tutto.
Ormai questo blog (ops... circolo) ha proprio raggiunto uno dei suoi scopi primigeni: la condivisione e la collaborazione totale. Ieri Arturo, oggi Paolo, ma non solo...
Siamo proprio un gruppo e stiamo scardinando tutte le gerarchie fittizie create dall'uomo...
AIRGLOW = luminescenza
PapalMatematico mi appena avvertito (tramite il papaltelefono quantistico, visto che io attualmente sono in vacanza sulla Terra con Astericcio & co.) che su Papalla si è già formato il comitato dei papalfotoni e papalelettroni che scalpitano per prendere parte alla nuova puntata papalliana dedicata all'argomento!
Sembra che stiano addirittura organizzando una manifestazione di piazza con tanto di bandiere inneggianti a Rayleigh, Einstein e Compton... che dici, Paolo, ce la fai ad accontentarli ed evitare un'insurrezione popolare? Sarebbe la prima su Papalla... e poi, vuoi mettere la soddisfazione di spiegare anche ai bambini, facendoli divertire con delle splendide animazioni, perché il cielo diventa rosso al tramonto?
Sì, sì !!!!!
Lo scattering è il gioco più bello e utile che ci sia (Feynman insegna) e Paolo è sicuramente uno che se ne è cibato proprio al punto giusto. La QED lascia il segno... Sugli approfondimenti c'è tutto e di più...
Inoltre, sto pensando a quando i nostri amici barbaricci & co. scenderanno a visitare il microcosmo. Chissà quante avventure ci racconteranno. Io penso che non avranno problemi nemmeno a spiegare Pauli e la materia degenere. In fondo è tutto detto dalla frase: "Chi va arrosto perde il posto....".
Cari amici e colleghi in questo modo prepariamo proprio la MQ per le scuole medie...
Devo dire che grazie a tutti voi questo circolo mi piace sempre di più!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
e che dire del fotone che entra dentro una goccia e si diverte a saltellare fino a creare un arcobaleno.... ecc., ecc., ecc., ecc...
Della serie: sarete famosi!!!!!!!!!!!!!!! EVVIVA
Scusate, ma sono eccitato...
Paolo, la tua risposta è uno schema magnifico per partire alla grande con lo scattering. Un'idea veramente geniale!!!!!! grandi amici, grandi, grandi, grandi....
Scusa Scherzy, ma non potevi farti i fatti tuoi stamani?!
Che so... magari portare la tua allegra ed improbabile combriccola a godersi sole e mare... ci sono splendide coste in questo pallido puntino blu...!!!
Va beh, dai... vediamo cosa si può fare, santa pazienza!!
Grazie per il suggerimento! Ora posso anche andare al mare, tanto ormai il mio obiettivo l'ho raggiunto!!
mamma mia... sono preso tra due fuochi... AIUTOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO. Speriamo che Scherzy e Daniccia & Barbariccio non si incontrino mai
Ops... ma si conoscono già...
adesso comincio a capire questo fuoco incrociato.... 
Gulp, non pensavo di suscitare tanta attenzione...
Da una parte sono entusiasta, dall'altra un po' preoccupato.
Mi hanno chiamato da Papalla e sto concordando con il comitato di papalgiochi una serie di giochi che vedono come protagonisti i simpaticissimi fotoni ed elettroni.
C'è Keplero che è un po' arrabbiato, poiché lo sto snobbando (lui non sa che mi sto rileggendo tutti gli articoli sul momento angolare per cercare di comprendere ogni suo passaggio...).
D'altronde, però, mi son trovato il cane di Feynman scodinzolante sull'uscio...
mi sa che ho capito cosa vuole....
Qui, però, entrano in campo anche i miei limiti di comprensione (il linguaggio papalliano non sempre è facile da comprendere)....
Si potrebbe partire dalla presentazione dei simpatici “rivoltosi” fotoni ed elettroni.
Si potrebbe cercare di descrivere con figure ed animazioni gli “schemi” di alcuni scattering (giochi tra fotoni ed elettroni), puntando sullo scambio di energia, con disegni ed animazioni semplificate qualitative (la parte quantitativa è per papalcuriosoni...)
Si potrebbe associarli ad alcuni fenomeni fisici conosciuti (il colore del cielo, le nebulose ad emissione, ecc.).
Si potrebbe anche descrivere il principio di indeterminazione di Heisenberg ed il gioco della doppia fenditura...
Per ora mi fermerei qui, poiché c'è già tanta carne al fuoco, ma qui si apre anche una nuovo esperimento comunicativo, poiché la sfida è di rendere tutto ciò così semplice da esser compreso da qualunque neofita, grande o piccino....
Ovviamente, di tali questioni i giochi papalliani possono mostrarne la parte semplificata, un po' come se si trattasse di un aperitivo, per il pranzo è meglio linkare gli articoli descrittivi presenti nel blog, ops, circolo.
Se poi anche astericcio vuole provare a giocare con il mondo dell'infinitamente piccolo, meglio ancora.... o se vuole partecipare ai giochi, basta contattare il comitato dei giochi papalliani, che Scherzy conosce bene..
Che ne pensate?
Paolo
Sì, sì!! I contatti con il comitato giochi li posso tenere solo io che oramai ho imparato a memoria il dizionario Papalliano-Terricolo-Micioriccese! A proposito... chissà che lingua parla il cane di Feynman
ora provo a chiederglielo! Qualunque lingua parli, mi sta già simpatico 
Ho veramente creato dei MOSTRI!!!!!!
