A explicação está na forma como as cores da luz solar se dispersam pelas moléculas de ar da atmosfera.
A luz que vem do sol apresenta um espectro de comprimentos de onda compostos pelo vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. O azul tem o comprimento de onda menor e se dispersa com mais facilidade pela atmosfera, principalmente quando a fonte de luz está mais próxima e direta, ou seja, após o alvorecer e antes do pôr do sol.
No pôr do sol, outras tonalidades surgem. A luz solar atravessa o céu horizontalmente, passando por uma camada maior de atmosfera e, com isso, os comprimentos de ondas curtos se perdem, deixando prevalecer os maiores comprimentos, dos tons amarelo, laranja e vermelho.
É o chamado Efeito Tyndall, que começou a ser descoberto pelo físico irlandês John Tyndall (1820-1893).
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