L’istante in cui il tramonto si tinge di verde

Il raggio verde è un fenomeno ottico, noto all’uomo fin dall’antichità, che consiste nella formazione di una sottile striatura luminosa di colore verde che si manifesta per pochi istanti – in genere per un paio di secondi – quando il Sole sorge o tramonta. Si tratta di un evento raro: infatti, è possibile vederlo solo quando il cielo è molto limpido e l’orizzonte ampio e piatto, come per esempio il mare.

Sappiamo che il raggio verde venne osservato da vari popoli, come i Caldei, i Babilonesi e gli Egizi, ma nessuno riuscì a darne una spiegazione soddisfacente. Gli Egizi ipotizzarono erroneamente che il Sole, in procinto di tramontare, cambiasse colore e diventasse verde smeraldo, prima di ritornare alla sua colorazione standard all’alba successiva.

 

Come spesso accade ai fenomeni naturali aventi una natura così sfuggente e suggestiva, anche il raggio verde è stato fonte d’ispirazione per scrittori, musicisti e registi, contribuendo alla stesura di passi, alla composizione di opere e alla ripresa di scene iconiche che hanno emozionato gli appassionati di letteratura, di musica e di cinema.

Nel libro Le rayon vert, già citato nell’apertura, di Jules Verne [Figura 2], la protagonista, Miss Helena Campbell, decide di rinviare le nozze con Aristobulus Ursiclos fino al giorno in cui non avrà visto il raggio verde brillare all’orizzonte durante un tramonto. Miss Campbell è infatti convinta che la visione del raggio verde permetta a una persona di comprendere a fondo se stessa, i propri sentimenti e quelli degli altri.

Nel 1916, il compositore e pianista italiano naturalizzato statunitense Mario Castelnuovo-Tedesco compose un’opera per pianoforte intitolata Il raggio verde. Ascoltandola, si apprezza lo stile ricco, fluente e raffinato che caratterizza le composizioni di Castelnuovo-Tedesco – l’opera, non a caso, si accompagna perfettamente alla vista del tramonto o dell’alba.

Nel film Pirati dei Caraibi – Ai confini del mondo, diretto da Verbinski e uscito nel 2007, Barbossa, Elizabeth e Will Turner, assieme al resto della ciurma, si trovano costretti, al fine di recuperare il capitano Jack Sparrow dallo scrigno di Davy Jones, a ribaltare la nave, la Perla nera, in modo da trovarsi sottacqua quando all’orizzonte compare il verde baleno. “Il vostro sguardo si è mai posato su un verde baleno, mastro Gibbs?” chiede Barbossa in quella scena, e mastro Gibbs risponde: “Ho visto anche questo, lo devo ammettere. Avviene in rare occasioni: nell’ultimo spasmo di tramonto un verde baleno si impenna su nel cielo. C’è chi tutta una vita non lo vedrà mai e c’è chi afferma che sì, era presente, e c’è chi dice che è il segnale di quando un’anima rimette piede in questo mondo da quello dei morti”.

 

Vediamo ora qual è, nello specifico, la natura fisica del raggio verde. Da questo punto di vista, si tratta di un fenomeno interessante poiché vari fattori vi concorrono.

Il più importante è dovuto alla dispersione ottica, che consiste nella separazione della luce bianca nelle sue diverse componenti colorate quando questa passa attraverso un mezzo rifrangente, come per esempio un prisma di vetro [Figura 2].

La dispersione è legata alla rifrazione, ovvero la deviazione che un raggio di luce subisce passando da un mezzo rifrangente a un altro, secondo quanto stabilito dalla legge di Snell

n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂

dove n₁ e n₂ sono gli indici di rifrazione dei due mezzi e θ₁ e θ₂ sono rispettivamente gli angoli di incidenza e rifrazione [Figura 3]. L’indice di rifrazione di un mezzo dipende dalla frequenza della luce che si propaga in esso, e poiché diverse frequenze corrispondono a diversi colori, ne consegue che, se un fascio di luce bianca attraversa un mezzo rifrangente, la luce bianca si separa nelle diverse componenti colorate; ognuna, infatti, viene rifratta con un determinato angolo di rifrazione.

Nel caso della luce solare, il mezzo rifrangente in questione è l’atmosfera terrestre, ecco perché si parla di dispersione atmosferica. All’alba e al tramonto, quando il Sole è basso all’orizzonte, la luce che da esso giunge sulla Terra percorre uno strato più spesso di atmosfera e alcuni fenomeni ottici, tra cui la rifrazione e la dispersione, diventano più significativi. Possiamo pensare al Sole che di giorno splende alto nel cielo come un disco di luce bianca; via via che il Sole cala, gli effetti della rifrazione e della dispersione diventano sempre più importanti; in prossimità del tramonto, dunque, possiamo pensarlo come una sovrapposizione di dischi di colore diverso e leggermente sfasati tra loro. Le componenti a lunghezza d’onda minore, come il blu e il verde, vengono deviate maggiormente e, per giunta, la luce blu viene diffusa in ogni direzione dalle interazioni di scattering con le particelle dell’atmosfera – è proprio per questo che, durante il giorno, il cielo ci appare blu. Ma al tramonto la combinazione di questi effetti – rifrazione e scattering – fa sì che agli occhi dell’osservatore arrivino prevalentemente le lunghezze d’onda corrispondenti al rosso, all’arancione e al giallo. Il Sole continua a calare e i dischi leggermente sfasati, a poco a poco, scompaiono dietro l’orizzonte “uno dopo l’altro”: prima il rosso, poi l’arancione, poi il giallo, finché si arriva al verde. È proprio in quel momento che, se il cielo è particolarmente limpido e l’orizzonte è ampio e piatto, è possibile vedere il raggio verde. Che ne è del blu? Tecnicamente, dopo il verde scompare il blu. Ci possiamo dunque chiedere: è possibile osservare anche un raggio blu? In linea di principio sì, ma è un evento ancora più improbabile proprio per via delle interazioni con le particelle dell’atmosfera già menzionate: in termini semplicistici, per pensare di vedere il raggio blu il cielo deve essere limpidissimo. Una spiegazione corredata da animazioni e molto chiara di questa discussione viene data in [3].

Vi sono poi altri fattori secondari che possono contribuire alla visione del raggio verde. Uno di questi – si tratta di un effetto minimo – è l’assorbimento selettivo: nell’atmosfera, infatti, sono presenti particelle di ozono, azoto, vapore acqueo e polveri, che hanno la capacità di assorbire la luce rosso-arancione, favorendo la propagazione di quella verde. Un altro effetto è dovuto alle turbolenze riconducibili ai movimenti caotici dell’atmosfera, che possono alterare la percezione dei colori favorendo, per esempio, la percezione del verde.

Nella [Figura 4] è possibile apprezzare una sequenza di immagini relative alla formazione del raggio verde osservato nel 2006 a San Francisco, durante il tramonto del 18 settembre.

Albe, tramonti, arcobaleni, fasi lunari, eclissi solari, tempeste… sono tutti fenomeni naturali ottici e atmosferici che affascinano l’uomo da secoli.

1. Dividetevi in gruppi e fate una ricerca in merito ai fenomeni naturali ottici e atmosferici che hanno trovato posto nell’immaginario dell’uomo attraverso la letteratura, la musica, il cinema o altre forme d’arte.


2. Scegliete quello che vi sembra più interessante (sarebbe opportuno che ogni gruppo ne scegliesse uno diverso) e preparate una presentazione in cui, oltre a raccontare di che fenomeno si tratta e in che contesto è stato fonte d’ispirazione nel mondo dell’arte, ne fornite una spiegazione fisica.


3. Ogni gruppo espone al resto della classe la sua presentazione.

 

 

Leggi anche:
La Fisica dell’Arcobaleno (Linea Scientifica: Fisica)

Referenze
[1] A Green Flash from the Sun (NASA Astronomy Picture of the Day)
[2]  Green Flash (HyperPhysics web site)
[3] It’s True: the Sun Really Does Flash Green (YouTube)
[4]  Le rayon vert, Jules Verne (1882)

Crediti fotografici
Apertura – Wikimedia Commons, GerritR
Figura 2 – Wikimedia Commons, Vilisvir
Figura 3 – Wikimedia Commons, Brocken Inaglory