Immagina il crepuscolo a Los Angeles: il labirinto di autostrade a otto corsie della città è intasato da milioni di auto, con i motori che ruttano sostanze inquinanti nell’aria. Le persone in quelle auto possono affogare in un mare di smog, ma almeno possono consolarsi nel vedere un tramonto scarlatto che sfolgora all’orizzonte.
Secondo una leggenda metropolitana, l’inquinamento atmosferico esalta la bellezza di un tramonto. E l’inquinamento in effetti cambia l’aspetto del tramonto, ma se lo porta nella direzione della bellezza è una questione di gusto personale e della quantità complessiva di inquinamento nell’aria.
Che sia l’azzurro del mezzogiorno o il bagliore arancione del tramonto, i colori del cielo derivano dalla luce del sole che interagisce con le molecole dell’aria, principalmente azoto e ossigeno, che la fanno deviare in tutte le direzioni, un fenomeno chiamato dispersione di Rayleigh. Tutte le lunghezze d’onda della luce vengono disperse, ma non allo stesso modo. Secondo la legge di dispersione approssimativa di John W. S. Rayleigh, i colori con lunghezze d’onda più corte vengono dispersi maggiormente: il viola, seguito dal blu, poi dal verde e così via.
Durante il giorno, quando il sole è direttamente sopra la testa, la luce percorre solo una breve distanza attraverso una sezione relativamente più sottile dell’atmosfera. Ma man mano che il sole si avvicina all’orizzonte, la luce deve percorrere strade sempre più lunghe e viene dispersa da un maggior numero di molecole d’aria. Quando raggiunge la fine di questo viaggio (i nostri occhi), “la maggior parte del blu è stata dispersa da quel fascio” spiega Stephen Corfidi, un meteorologo della National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA). Ciò che rimane sono le tonalità più calde del giallo, dell’arancione e del rosso, che si fondono in un tramonto giallo-arancione.
Tuttavia, la dispersione di azoto e ossigeno può solo spiegare come i tramonti possano essere arancioni e forse rossastri, non come il cielo possa arrossire di rosso sangue. “In un’atmosfera priva di schifezze in qualsiasi momento, non si avrà mai un tramonto che faccia dire a qualcuno con una normale visione dei colori, ‘Wow questo è rosso!'” dice Craig Bohren, professore emerito di meteorologia alla Pennsylvania State University. È certamente vero che l'”inquinamento” provoca tramonti più rossi.”
Per ottenere un cielo rosso, hai bisogno di aerosol, spiega A. R. Ravishankara, direttore delle scienze chimiche presso il Laboratorio di Ricerca del Sistema Terra del NOAA a Boulder, Colo. Gli aerosol sono particelle solide o liquide sospese nell’aria che provengono sia da processi naturali che dall’attività umana.
Gli aerosol naturali provengono dagli incendi boschivi, dalla polvere minerale sollevata dalle tempeste di sabbia, dagli spruzzi del mare e dalle eruzioni vulcaniche, tra le altre cose. I vulcani, che hanno prodotto alcuni dei tramonti più spettacolari della storia, possono iniettare gocce di acido solforico nella stratosfera, lo strato dell’atmosfera tra le 10 e le 35 miglia di altitudine. Queste gocce possono essere spazzate attraverso il globo, dipingendo brillanti cremisi ovunque vadano. In seguito all’eruzione del Krakatoa in Indonesia nel 1883, sono apparsi dei tramonti brillanti in tutto il mondo, uno dei quali si dice abbia ispirato il dipinto dell’artista norvegese Edvard Munch, L’urlo.
Ma “in una grande città, si possono ignorare i prodotti naturali di aerosol per la maggior parte” perché il numero di aerosol prodotti dalle attività umane supera di gran lunga le fonti naturali, dice Sergey Nizkorodov, un chimico dell’Università della California, Irvine. Gli aerosol generati dall’uomo possono entrare direttamente nell’atmosfera, come nel caso della fuliggine emessa dai motori a combustione interna di automobili e camion, spiega. Gli aerosol sono anche prodotti quando le molecole allo stato gassoso entrano nell’atmosfera e reagiscono con altre sostanze chimiche, aggiunge. Un caso classico: la combustione di combustibili fossili rilascia gas di anidride solforosa nell’aria, che poi si trasforma in aerosol di acido solforico.
La maggior parte delle particelle sospese sopra le città disperde le radiazioni, rimuovendo preferenzialmente i viola e i blu più freddi nella tavolozza spettrale e migliorando il rosso, dice Nizkorodov. In questo senso, queste particelle disperdono la luce più o meno come le molecole di ossigeno e azoto.
“Molecole e piccole particelle si disperdono allo stesso modo finché la particella è sufficientemente piccola”, dice Bohren. Se la particella è piccola rispetto alle lunghezze d’onda della luce visibile, disperderà le lunghezze d’onda corte, come il blu e il viola, più delle lunghezze d’onda lunghe, come il rosso. Molti aerosol prodotti dall’uomo sono abbastanza piccoli da soddisfare questo criterio, quindi contribuiscono ai profondi tramonti cremisi di Los Angeles e di altre città inquinate in tutto il mondo.
Tuttavia, “a un certo punto, l’inquinamento atmosferico è così grave e il cielo è così saturo che non si vede più nemmeno il sole chiaramente”, dice Nizkorodov. Per esempio, il tramonto può apparire luminoso ma sbiadito quando un gran numero di grandi particelle si accumulano nella troposfera, lo strato dell’atmosfera più vicino alla terra. Gli aerosol che sono vicini per dimensioni o più grandi delle lunghezze d’onda della luce visibile tendono a diffondere tutti i colori indiscriminatamente, aumentando la luminosità complessiva del cielo ma smorzando il contrasto di colore.
“Particelle di qualsiasi tipo, anche molto più piccole della lunghezza d’onda della luce visibile, renderanno il cielo più luminoso, ma a scapito della sua purezza di colore”, dice Bohren, notando che l’effetto è più pronunciato quando c’è un’alta concentrazione di grandi aerosol. Quindi, anche se gli aerosol possono rendere un tramonto rosso, l’inquinamento in eccesso smorza anche l’esperienza complessiva del tramonto. In effetti, la transizione dal giorno alla notte potrebbe essere molto più bella e salutare senza tutta quella robaccia atmosferica.