¿ PORQUÉ EL CIELO ES AZUL?

Pregunta de un niño a su abuelo en su paseo por el Parque

                En un día soleado y despejado el cielo se ve azul, aunque generalmente de un azul más claro cerca del horizonte, mientras que el Sol es de un blanco amarillento enceguecedor.
                En el ocaso, el Sol suele verse rojo y no tan brillante, y el cielo del poniente también se ve rojizo. ¿A qué se debe todo esto? 

                La luz es una forma de energía que se transmite en ondas 
                La luz del Sol está compuesta de infinidad de ondas de diferentes longitudes de onda.
                La longitud de onda es la distancia entre dos "crestas" sucesivas de una onda.
                Nuestros ojos pueden ver un cierto rango de longitudes de onda, que corresponden a distintos colores: desde el rojo (longitud de onda más larga), pasando por anaranjado, amarillo, verde y azul, al violeta (la longitud de onda más corta que podemos ver).
               Para tener una idea, al color verde corresponde una longitud de onda de unas cinco diezmilésimas de milímetro.


              El cielo parece ser azul debido a la manera en que la atmósfera interactúa con los rayos del sol.
              La luz blanca, como la emitida por el sol, está compuesta por muchos colores diferentes de luz, cada uno con su propia longitud de onda correspondiente.

               En el vacío, la luz viaja en línea recta y sin nada que la perturbe. Al penetrar en la atmósfera, la luz puede incidir sobre un grano de polvo o en una molécula. En cada uno de estos casos pasan cosas distintas:
Los granos de polvo y las gotitas de agua son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda de la luz visible, por lo tanto actúan como "espejos" que reflejan la luz incidente en diferentes direcciones, sin cambiarle el color. 
La moléculas son más chicas que la longitud de onda de la luz visible. Cuando una onda luminosa choca con una molécula, ésta puede absorber la luz, y luego la emite en cualquier otra dirección. Este fenómeno se llama dispersión. 
                Pero las moléculas son mucho más eficientes para dispersar la luz de longitud de onda corta (azul) que la luz de longitud de onda larga (rojo). 
Este proceso fue estudiado por el físico Lord John Rayleigh hacia 1870, por eso se lo conoce como "dispersión Rayleigh".




             El color azul del cielo se debe a la dispersión Rayleigh.
             Cuando la luz del Sol atraviesa la atmósfera para llegar hasta nosotros, la mayor parte de la luz roja, anaranjada y amarilla (longitudes de onda largas) pasa sin ser casi afectada.

             Por eso vemos el cielo azul, mientras que los rayos del sol nos parecen amarillos (a este fenómeno se le conoce como “Dispersión de Rayleigh”).
            Cuando el sol se acerca al horizonte, los rayos de luz deben recorrer más distancia a través de la atmósfera.

            Por lo tanto cuando la luz del Sol atraviesa la atmósfera, la luz con la longitud de onda más corta, la luz violeta, se dispersa en todas direcciones, sin embargo la vemos de color azul debido a que la retina humana capta mejor este tono.

            De todas las longitudes de onda de la luz, las que más se desvían al chocar contra la atmósfera son la azul y la violeta.
            Esta desviación hace que lleguen de forma dispersa, como si vinieran de todo el cielo. De ahí el color de este. Se produce cuando llueve y aparece un rayo de Sol que atraviesa las gotas de lluvia.

Por lo tanto:

El cielo azul

            El color azul del cielo se debe a la dispersión Rayleigh. Cuando la luz del Sol atraviesa la atmósfera para llegar hasta nosotros, la mayor parte de la luz roja, anaranjada y amarilla (longitudes de onda largas) pasa sin ser casi afectada. Sin embargo, buena parte de la luz de longitudes de onda más cortas es dispersada por las moléculas gaseosas del aire. A cualquier parte del cielo que miremos, estaremos viendo algo de esa luz dispersada, que es azul, y por eso el cielo es de ese color. En cambio, la luz que nos llega directamente del Sol perdió parte de su color azul, por eso el Sol se ve amarillento.


            Al mirar hacia un punto más cercano al horizonte, el cielo se ve de un color azul más pálido. Esto se debe a que, para llegar hasta nosotros, la luz del cielo debe en este caso atravesar una mayor cantidad de aire, y por lo tanto vuelve a ser dispersada.
            La luz que nos llega del cielo cercano al horizonte habrá entonces perdido parte de su color azul y se verá pálida o blanquecina.

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             El cielo alrededor del sol poniente puede tomar colores muy variados. Cuando el aire contiene gran cantidad de partículas de polvo o gotitas de agua, éstas reflejan luz blanca en todas direcciones. Sobre esta luz actúa la dispersión Rayleigh, eliminando las longitudes de onda más cortas.
Por eso el cielo se ve rojizo


LOS COLORES DEL CIELO

El ocaso

A medida que el Sol está más cerca del horizonte, la luz debe atravesar una porción de atmósfera cada vez mayor para llegar a nosotros (recordemos que la atmósfera es muy delgada comparada con el radio terrestre). El color del Sol va cambiando primero a anaranjado, luego a rojo. Esto se debe a que se van dispersando cada vez más las longitudes de onda cortas (azul, verde), y sólo nos llega la luz más roja.

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