Diversamente dalla riflessione, dove la radiazione viene deviata in una direzione, alcune particelle e molecole presenti nell’atmosfera hanno la capacità di diffondere la radiazione solare in tutte le direzioni. Le particelle/molecole che diffondono la luce sono chiamate diffusori e possono anche includere i particolati prodotti dall’industria umana.
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La diffusione selettiva (o diffusione Rayleigh) si verifica quando certe particelle sono più efficaci nel diffondere una particolare lunghezza d’onda della luce. Le molecole d’aria, come l’ossigeno e l’azoto per esempio, sono di piccole dimensioni e quindi più efficaci nella diffusione delle lunghezze d’onda più corte della luce (blu e viola). La diffusione selettiva da parte delle molecole d’aria è responsabile della produzione dei nostri cieli blu in una chiara giornata di sole.
Un altro tipo di diffusione (chiamato Mie Scattering) è responsabile dell’aspetto bianco delle nuvole: goccioline di nuvole con un diametro di 20 micrometri o giù di lì sono abbastanza grandi da diffondere tutte le lunghezze d’onda visibili più o meno allo stesso modo. Questo significa che quasi tutta la luce che entra nelle nuvole viene dispersa. Poiché tutte le lunghezze d’onda vengono disperse, le nuvole appaiono bianche.
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Quando le nuvole diventano molto profonde, sempre meno della radiazione solare in entrata riesce a raggiungere il fondo della nuvola, il che dà a queste nuvole un aspetto più scuro.