É uma das perguntas mais clássicas que crianças fazem aos pais. E a maioria dos pais responde com algo vago como “por causa da atmosfera” ou “por causa da água” — o que, tecnicamente, não está errado, mas também não explica muita coisa.
A resposta real envolve física, mas é mais bonita do que parece.
A luz do sol parece branca, mas na verdade é uma mistura de todas as cores do espectro visível — vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, violeta. Quando essa luz entra na atmosfera terrestre, ela colide com moléculas de gás, principalmente nitrogênio e oxigênio.
Aqui está o segredo: diferentes cores de luz têm comprimentos de onda diferentes. As cores com comprimento de onda menor, como o azul e o violeta, são muito mais facilmente espalhadas por essas colisões do que cores com comprimento de onda maior, como o vermelho e o laranja. Esse fenômeno tem um nome: espalhamento de Rayleigh.
Então, quando você olha para o céu em qualquer direção que não seja diretamente para o sol, você está vendo luz que foi espalhada pela atmosfera — e essa luz é predominantemente azul. É por isso que o céu é azul.
Mas espere: se o azul é espalhado e o violeta tem comprimento de onda ainda menor (e deveria ser espalhado ainda mais), por que o céu não é violeta? Porque nossos olhos são muito mais sensíveis ao azul do que ao violeta. Além disso, parte da luz violeta é absorvida pela própria atmosfera nas camadas superiores. O resultado visual para nós é azul.
E o pôr do sol? Quando o sol está baixo no horizonte, a luz precisa percorrer um caminho muito mais longo pela atmosfera para chegar até você. Nesse percurso mais longo, toda a luz azul já foi espalhada para outros cantos do céu — o que sobra e chega aos seus olhos são as cores de comprimento de onda mais longo: laranjas, vermelhos, rosas. Daí aquelas paletas dramáticas que fazem tanta gente parar e fotografar.
A mesma física que explica o céu azul explica as nuvens brancas. As gotículas de água nas nuvens são grandes demais para fazer o espalhamento seletivo de Rayleigh — elas espalham todas as cores igualmente, e a mistura de todas as cores é branca.
A natureza é bem consistente quando você começa a entender as regras.