Lista de fenômenos ópticos atmosféricos curiosos



Feito com o Canva

Há pouco menos de 1 mês eu criei uma thread no Twitter com o objetivo de compartilhar imagens relacionadas com a atmosfera: fotografias de nuvens, imagens de fenômenos ópticos, neve, granizo, orvalho, etc. O objetivo era falar sobre meteoros, ou seja, fenômenos que ocorrem na atmosfera da Terra.

Em outras ocasiões eu já contei para vocês que eu gosto de usar o Twitter (@samanthaweather) como instrumento de promoção do blog e consequentemente, como instrumento de divulgação científica:

Normalmente os meteorologistas separam os meteoros de acordo com sua natureza. Temos hidrometeoros (granizo, geada, chuva, etc, tudo que tem relação com água), fotometeoros (tudo o que tem relação com óptica) e eletrometeoros (fenômenos que tem relação com eletricidade). Esses meteoros podem estar relacionados, como quando temos uma tempestade de granizo com raios e com um arco-íris ao final. No presente post, vou falar sobre fotometeoros. 

Nesse processo acabei selecionando vários fenômenos ópticos que ocorrem na atmosfera da Terra. A presença de cristais de gelo e gotículas de água e sua interação com a luz solar (ou com o luar, que é a luz solar indireta) cria fenômenos incríveis. Além da presença de cristais de gelo e gotículas de água, os  gases e as partículas em suspensão presentes na atmosfera terrestre também acabam possibilitando fenômenos ópticos.

Selecionei uma lista de alguns fenômenos ópticos incríveis. Aqui não vou conseguir falar de todos os fenômenos ópticos atmosféricos e nem vou conseguir detalhar cada um dos que mencionei, porém ofereço um guia com os que julgo mais interessantes.

1) Nuvens Iridescentes 

Leia mais sobre o fenômeno no post que escrevi a respeito:

Nuvens iridescentes a partir de um avião sobrevoando o Quênia. Foto de 13 de novembro de 2013, feita por Martin Popek pic.twitter.com/CxPwSWEioY

2) Corona

Falei sobre corona nesse post.

Corona, fenômeno que consiste em vários discos de cores concêntricos, sobre o disco solar ou lunar. Aqui, temos uma foto do fenômeno ocorrendo na Golden Gate. Foto tirada em 2006. Fonte: Wikimedia Commons

3) Aurora Steve

Leia mais sobre o fenômeno no texto que escrevi a respeito:

E leia também sobre Auroras “comuns” nesse post:

A Aurora chamada Steve. Fonte: NASA

4) Raios Crepusculares

Os raios crepusculares são raios de luz solar que parecem irradiar a partir de um único ponto e fluem através das aberturas de nuvens, principalmente nuvens baixas do tipo Stratocumulus.

Raios crepusculares. Wikimedia Commons

5) Raios anticrepusculares

Parecem com os raios anticrepusculares, porém aparecem no céu do lado oposto ao que o Sol está.

Raios anticrepusculares. Wikimedia Commons

6) Arco-íris

Talvez seja o fenômeno óptico atmosférico mais conhecido e eu vou precisar mencioná-lo para falar sobre o próximo item da lista. Na imagem a seguir, um arco íris duplo.

Arco-íris duplo em Brasília. Fonte: CBN Brasília

7) Faixa de Alexandre

Faixa de Alexandre (Alexander’s Band): quando ocorre um arco-íris duplo, esse é o nome dado a parte escura entre os dois arco-íris.

Faixa de Alexandre: região entre o arco-íris duplo. Wikimedia Commons

8) Green flash

Brilho verde (green flash): brilho esverdeado que aparece no momento do nascer ou do pôr do Sol. Fenômeno raro e é devido a refração da luz na atmosfera, quando cada comprimento de onda (cada cor) segue um caminho com curvatura diferente.

Green Flash. Wikimedia Commons

9) Espalhamento Mie

Espalhamento Mie, responsável por deixar o céu alaranjado no final da tarde.

Céu alaranjado: Espalhamento Mie. Wikimedia Commons

10) Espalhamento Rayleigh

Aqui no Brasil, chamamos céu completamente azul assim de céu de brigadeiro. Cortesia de Shutterstock

Cada cor possui uma característica chamada comprimento de onda diferente. A cor de um objeto é determinada pela maneira que ele refletiu ou dispersou o comprimento de onda associado àquela cor. Por exemplo, uma folha verde utiliza todas as cores para fazer a fotossíntese, exceto a cor verde, que é refletida. No céu, todos comprimentos de onda são espalhados.

No céu, o comprimento de onda associado à luz azul é mais espalhado do que as outras cores, por isso temos o céu azul. O que permite esse espalhamento no céu é um fenômeno chamado Espalhamento Rayleigh, que é a dispersão da luz por partículas muito menores que o comprimento de onda dos fótons dispersados. Essas partículas, no caso da atmosfera terrestre, são as moléculas dos gases que compõe majoritariamente nossa atmosfera.

Sendo assim, você já sabe explicar porque o céu é azul, pergunta que todos se fazem ao longo da vida.

Bônus: simule a cor do céu sob diferentes condições  (diferentes quantidades de partículas no céu, hora do dia, etc). Veja aqui.

11) Miragem ou Espelhismo

Miragem (na foto abaixo, é a chamada miragem inferior). No caso da imagem, trata-se do efeito que ocorre em desertos ou estradas, em dias muito quentes, quando a camada de ar próxima à superfície é muito mais quente do que o ar logo acima. O resultado é uma refração que faz parecer que a superfície está molhada.

Miragem inferior. Wikimedia Commons

Outro tipo bem famoso de miragem é o Fata Morgana, que é um tipo de miragem superior, quando objetos que se encontram no horizonte (barcos, ilhas, icebergs, etc) aparentam serem mais alargados e elevados. A Fata Morgana mais famosa é a que se produz no estreito de Messina, entre a Calábria e a Sicília.

12) Cinturão de Vênus

Cinturão de Vênus (na imagem a seguir, visto a partir de uma aeronave): faixa rosada/alaranjada de tamanho entre 10°-20° observada durante o crepúsculo. Chamado também de arco anti-crepuscular, ocorre devido ao retroespalhamento da luz solar.

Cinturão de Vênus, visto a partir de uma aeronave. Wikimedia Commons

13) Afterglow

Nuvens rosadas devido o espalhamento da luz solar (espalhadas por material particulado na atmosfera).

Afterglow – Wikimedia Commons

14) Airglow

Airglow (luminescência atmosférica) é uma fraca emissão de luz por uma atmosfera planetária. Na Terra, esse fenômeno óptico faz com que o céu noturno nunca fique completamente escuro, mesmo sem os efeitos da luz das estrelas e da luz solar difusa.

Airglow. Wikimedia Commons

15) Alpenglow

Alpenglow é um brilho avermelhado horizontal perto do horizonte oposto ao Sol quando o disco solar está logo abaixo do horizonte. Visível quando montanhas são iluminadas, mas também pode ser visto quando as nuvens são iluminadas por retroespalhamento.

Alpenglow. Wikimedia Commons

16) Reflexo da Terra

Na imagem a seguir (fotografia de 28 de maio de 2017 em Sampacho, Argentina por Ariel A. Trepin) é possível ver bem no horizonte uma curvatura azulada que parece uma mancha. Essa curvatura azulada trata-se do reflexo da Terra em sua própria atmosfera. Observe que logo acima dessa mancha azulada curvada podemos ver o Cinturão de Vênus, fenômeno óptico que mencionei anteriormente no item 12.

Podemos dizer que esse fenômeno é mais uma prova de que a Terra não é plana, se é que precisaríamos de mais evidências para este fato.

Reflexo da Terra em sua própria atmosfera. Fonte: USRA/Ariel A. Trepin

 

17) Coluna de Luz (Light Pillar)

Colunas de Luz (ou pilares de luz) resultam da reflexão da luz solar nas superfícies de cristais de gelo nas nuvens Cirrus. Nesse post sobre halos, mostrei que alguns cristais de gelo do interior da nuvens tem formatos que lembram pequenos pratos hexagonais. A reflexão da luz solar na superfície de baixo desses pequenos pratos causa o fenômeno.

O fenômeno pode acontecer a noite também, onde a fonte de luz pode ser luz artificial forte e costuma acontecer em latitudes polares, onde as nuvens altas (Cirrus e Cirrostratus, principalmente) estão localizadas em alturas mais baixas do que nas latitudes temperadas e tropicais.

A imagem abaixo mostra uma coluna de luz formada a partir de iluminação artificial, porém nesse link é possível ver um exemplo do fenômeno sendo originado a partir da luz solar.

 

Pilares de luz noturnos. Wikimedia Commons

18) Efeito de oposição – Heiligenschein

No mês passado eu escrevi sobre Gegenschein e Luz Zodiacal (que são fenômenos ópticos também, porém não acontecem na atmosfera da Terra e por isso não estão nessa lista). No entanto, quando falei sobre esses dois fenômenos eu expliquei o que é o efeito de oposição (ou brilho de oposição ou ainda, counterglow ).

Quando estamos falando especificamente em atmosfera terrestre, um nome muito conhecido para esse fenômeno é Heiligenschein. Dentro do contexto de sensoriamento remoto, a palavra hotspot também é utilizada para designar esse fenômeno. 

Heiligenschein. Wikimedia Commons

Olha que interessante: a palavra Heiligenschein significa halo ou auréola em alemão, apensar de o fenômeno óptico atmosférico halo ser outro fenômeno bem diferente (por isso, não confundir).

Apesar de tantos nomes, o fenômeno trata-se de brilho de oposição. Na imagem acima, o fotógrafo que estava no balão apontou a câmera para o chão e o Sol estava atrás do fotógrafo. O efeito é um brilho difuso ao redor da sombra do balão.

19) Gloria

Quando escrevi o post onde explico o que é gegenschein, eu mencionei a gloria. O fenômeno gloria pode ser parcialmente explicado pelo brilho de oposição, porém esse fenômeno é bem mais complexo, como já deixei escapar nesse post.

A gloria é um fenômeno óptico que faz com que vários círculos concêntricos de diversas cores do espectro eletromagnéticos (como as do arco-íris) fiquem em volta de objetos. O físico brasileiro Herch Moysés Nussenzveig (cujos livros de física básica são pesadelo dos alunos de Bacharelado em Física e Bacharelado em Meteorologia da USP, risos) foi um dos cientistas que propuseram uma explicação para este fenômeno. De acordo com Nussenzveig, raios de luz que não atingiram uma determinada gotícula, mesmo assim pode transferir energia para ela. Esse fenômeno chama-se tunelamento.

O resultado são múltiplos anéis de cores diferentes em volta de um objeto (ou de sua sombra) que está na frente do conjunto de gotículas (uma nuvem ou gotículas dispersadas por uma máquina de limpeza industrial, por exemplo). O fenômeno é bem menor que o arco-íris, outro fenômeno óptico (que provavelmente é o mais comum e mais conhecido). O fenômeno é normalmente visto em sombras de aviões, como na imagem a seguir:

Glória em torno da sombra de um avião, registrada no Canadá, em Agosto de 2005. Fonte: Wikimedia Commons

O fenômeno gloria pode ainda aparecer ao lado de outro fenômeno óptico chamado de Espectro de Brocken, que mencionaremos no próximo item.

20) Espectro de Brocken – Brockengespenst 

Brocken é o nome de uma montanha localizada na Alemanha, tanto que o fenômeno Espectro de Brocken também é chamado de Espectro de Montanha. Trata-se da sombra alongada (de um objeto ou pessoa). Muitas vezes ele vem acompanhado do fenômeno gloria.

Espectro de Brocken e Gloria. Wikimedia Commons

Pelo o que pude concluir, a palavra espectro na expressão Espectro de Brocken não tem relação com o termo espectro que empregamos em Electromagnetismo, quando nos referirmos à espectro eletromagnético. Aqui, espectro é empregado como uma “imagem” ou um “fantasma”.

O Espectro de Brocken aparece quando o sol brilha atrás do observador, que está olhando para baixo de um pico ou montanha, sendo que no vale dessa montanha há névoa ou neblina. A luz projeta sua sombra através da névoa, muitas vezes em uma forma triangular devido à perspectiva. Nas nuvens ou quando não há pontos de referência, a ampliação aparente da sombra não é de fato real, pois a presença daquele “paredão” de nuvens faz confundir a percepção de profundidade. A sombra pode parecer se mover (às vezes de repente) por causa do movimento da nuvem e variações no céu. E talvez seja por conta desse movimento repentino que muitos consideram esse fenômeno como algo fantasmagórico (por isso, aqui o uso do termo espectro).

21) Halo

Nessa lista não poderiam faltar os halos. Como eu já escrevi um post bem longo sobre o fenômeno, não vou me estender muito.

Halo de 22°, arco supralateral, sundogs (parhelia), círculo de parhelia e parte do halo de 46° no Alasca. Foto de Lee Petersen/USRA

Halos estão associados à nuvens Cirrostratus (Cs), que são nuvens altas. Essas nuvens contém cristais de gelo com uma geometria característica, que causam incríveis efeitos de refração da luz solar. Nesse link, dei uma boa explicação sobre o fenômeno.

Entretanto é preciso lembrar que quando falamos de halo, nos referimos a um fenômeno bastante complexo e que pode vir acompanhado de outras características, conforme discutiremos a seguir.

O círculo completo ao redor do astro em questão (Sol ou Lua) é normalmente o que eu chamaria de “halo principal”. Na figura anterior, podemos ver esse círculo principal em torno do Sol, que é o halo de 22º. É o tipo de halo que a gente consegue ver no Brasil, muitas vezes inclusive é noticiado e está relacionado com mudança de tempo daqui um ou dois dias (chegada de uma frente fria).

Quando o Sol está baixo (que é o caso da imagem acima), ou seja, quando o Sol está próximo do horizonte, outros fenômenos associados podem aparecer com o halo. Outra coisa que ajuda a ter esses fenômenos associados é a localização: eles ocorrem principalmente quando estamos nos referindo às regiões polares, como é o caso da imagem que destaquei anteriormente.

Na imagem anterior, podemos ver o círculo completo em torno do Sol (que é o halo de 22°, conforme mencionei), mas também podemos ver sundogs (ou parhelia) que são esses dois pontos brilhantes em cada um dos lados do disco solar. Na imagem também podemos ver parcialmente um círculo maior formado conectando os sundogs e ele se chama círculo do parhelia (ou parhelic circle). Acima do halo, podemos ver um arco formado, chamado de arco supralateral. Ainda na imagem, podemos ver no canto inferior esquerdo uma parte do halo de 46°, que seria um halo completo com o halo de 22° circunscrito (é bem difícil conseguir fotografar os dois halos, mas nessa imagem é possível ver “um círculo dentro do outro”).

Há ainda situações em que halos podem estar associados com colunas de luz (fenômeno que discuti no item 17) e essa imagem aqui mostra um exemplo.

Halos ainda podem vir acompanhados de outros tipos de arcos: arco circunzenital (que também é chamado de “arco-íris de cabeça pra baixo”) e arco circum-horizontal.

22)  Luzes de Terremoto

Para finalizar nossa lista, vamos falar de um fenômeno que pode ajudar a prever terremotos. As chamadas luzes de terremoto (earthquake lights) possivelmente ocorrem devido ionização de algumas rochas devido ao stress a que elas são submetidas durante o terremoto. Ainda há pesquisas em andamento sobre as causas.

Luzes de terremoto. Imagem feita no México. Fonte: ScienceAlert

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Se você quiser saber sobre algum fenômeno óptico atmosférico que não mencionei na lista, fique a vontade para comentar. E também comente se quiser corrigir ou acrescentar algo, a boa participação dos leitores é sempre bem-vinda.

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