¿Por qué el cielo es azul?

¿Por qué el cielo es azul?#

El cielo diurno en la Tierra presenta una coloración azulada debido a un fenómeno físico llamado dispersión de la luz solar por las moléculas presentes en la atmósfera. La luz que llega directamente del Sol puede parecer anaranjada, mientras que la luz dispersa por moléculas del aire le da al cielo su apariencia azul.

Cuando miramos al cielo, estamos viendo únicamente los rayos de sol que fueron desviados por las moléculas de la atmósfera de tal modo que quedan exactamente dirigidos hacia nuestros ojos. Ciertas partículas y moléculas de la atmósfera tienen la capacidad de difundir la radiación solar en todas las direcciones.

En ausencia de atmósfera el cielo se muestra negro, y en él destacan nítidamente las estrellas y demás astros. En presencia de atmósfera, durante el día, el cielo terrestre se muestra azulado, y la dispersión de la luz establece una intensidad media de luz que normalmente ofusca a los demás astros celestes.

¿Cómo la luz del sol interactúa con la atmósfera?#

La luz blanca del sol es una mezcla de todos los colores del arcoíris, abarcando desde el rojo hasta el violeta. Los átomos y moléculas de la atmósfera, como el oxígeno y el nitrógeno, son de pequeña dimensión y difunden con más eficiencia la luz con longitudes de onda cortas, que corresponden al azul y al violeta.

Casi todos los rayos rojos venidos del Sol atraviesan sin dificultad la atmósfera. Son los azules y violetas los que son desviados. Como resultado de este fenómeno físico, el Sol tiene un color amarillo más anaranjado que el que tiene cuando se observa fuera de la atmósfera terrestre.

Cada fotón que rebota vuelve a encontrar otras moléculas y puede rebotar de nuevo en otra dirección. Y acaban por llegar al suelo de la Tierra venidos de todas partes, de direcciones aleatorias. Por eso, hacia cualquier lado que miremos, vemos fotones azules esparcidos.

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¿Cuál es el papel de la dispersión de Rayleigh?#

El mecanismo físico hace que la luz de menor longitud de onda sea dispersada con mucho más intensidad, variando aproximadamente con el inverso de la cuarta potencia de esa longitud. El fenómeno homenajea al físico británico Lord Rayleigh, que estudió profundamente el color y la polarización de la luz celeste.

Rayleigh publicó trabajos sobre el color y la polarización de la luz del cielo. Relacionó la intensidad esparcida con el tamaño y el índice de refracción de partículas pequeñas y, posteriormente, obtuvo el resultado a partir de la teoría electromagnética para consolidar la explicación.

¿Por qué el atardecer se vuelve rojizo?#

Al amanecer o al atardecer, la luz solar necesita recorrer un camino mucho más extenso a través de la atmósfera antes de alcanzar nuestros ojos. Como resultado de esta travesía prolongada, el sol y la región cercana a él pierden gran parte de sus componentes azulados.

Cuando el aire contiene pequeñas partículas de sal o polvo en las capas más bajas, hasta los fotones verdes y amarillos son difundidos con mayor eficacia. Esto hace que los astros y el horizonte adquieran una coloración más anaranjada o rojiza llamativa.

Cuando el aire está limpio y el Sol o la Luna están naciendo o poniéndose cerca del horizonte, tienen un color amarillento porque los rayos de luz tienen que recorrer un trayecto mucho mayor en la atmósfera antes de llegar a nuestros ojos y muchos más fotones azules son difundidos.

Preguntas frecuentes#

¿Por qué el cielo no parece violeta si el violeta tiene menor longitud de onda?#

Aunque el violeta tenga una longitud de onda menor y sufra una gran dispersión, la cantidad de esta radiación en la luz solar es menor y la visión humana posee receptores menos sensibles a este color. El sistema visual interpreta la mezcla estimulando los conos azules y otros receptores, resultando en la percepción del azul pálido.

¿El cielo es azul en otros planetas?#

No necesariamente. En Marte, por ejemplo, el polvo suspendido en la atmósfera hace que el cielo parezca frecuentemente amarillento o rojizo, demostrando que el color depende de la composición de la atmósfera y del tamaño de las partículas presentes.

¿Por qué el cielo es negro durante la noche?#

De noche, el cielo presenta una apariencia negra porque no existe luz solar directa para sufrir el proceso de difusión o esparcimiento por las moléculas presentes en la atmósfera terrestre.

¿Las nubes también son azules?#

No. Las nubes son blancas porque consisten en gotitas con diámetros mayores que la longitud de onda de la luz visible, lo que hace que difundan todas las longitudes de onda de manera aproximadamente igual.

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Fuentes

1. Dispersión de Rayleigh (Wikipedia)
2. Cielo (Wikipedia)