Bueno, el cielo es azul debido a un fenómeno llamado dispersión de Raleigh. La luz del sol es dispersada por partículas en la atmósfera, y lo que llega a la Tierra se llama radiación celeste difusa, y aunque solo aproximadamente 1/3 de la luz se dispersa, las longitudes de onda más cortas de la luz tienden a dispersarse más fácilmente.
Para entenderlo aún mejor, debemos analizar la luz, la atmósfera terrestre y cómo interactúan.
Atmósfera
La atmósfera es la mezcla de moléculas de gas y otros materiales que rodean la Tierra. Pensamos en ella como una capa gruesa que rodea nuestro planeta, pero los astronautas la llaman la «delgada línea azul» porque parece estrecha y delicada desde el espacio.
La atmósfera se compone principalmente de gases nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). También hay gas argón y agua (en forma de vapores, gotas y cristales de hielo), así como pequeñas cantidades de otros gases, además de muchas partículas sólidas pequeñas como polvo, hollín y cenizas o polen.
Más interesante
La composición de la atmósfera varía dependiendo de dónde estemos, el clima y muchas otras cosas. Puede haber más agua en el aire después de una tormenta o cerca de un océano. La contaminación puede ser causada por diversos gases o polvo y hollín.
Los volcanes pueden liberar grandes cantidades de partículas de polvo a la atmósfera. También liberan gases, incluidos dióxido de carbono, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, cloruro de hidrógeno y metano. Muchos de ellos son tóxicos o pueden contribuir a la lluvia ácida.
La atmósfera es densa en el fondo, cerca de la Tierra. Se adelgaza gradualmente a medida que llegamos al espacio exterior y no hay una ruptura repentina entre la atmósfera y el espacio.
Ondas de luz
La luz es un tipo de energía que viaja en ondas. Muchos tipos diferentes de energía viajan en ondas. Por ejemplo, el sonido es una onda de aire que vibra. La luz es una onda de campos eléctricos y magnéticos vibrantes.
Es una pequeña parte de una gama más amplia de campos electromagnéticos vibratorios. Este rango se llama espectro electromagnético.
Las ondas electromagnéticas viajan por el espacio a una velocidad asombrosa. En el vacío, por ejemplo, una partícula de luz (un fotón) puede alcanzar una velocidad de 299.792 km/s.
La energía de la radiación electromagnética depende de su longitud de onda y frecuencia. La longitud de onda es la distancia entre los picos (crestas) de las olas. La frecuencia es el número de ondas que pasan cada segundo. Cuanto más larga es la longitud de onda de la luz, menor es su frecuencia y menos energía contiene.
Los colores de la luz
La luz visible es la parte del espectro electromagnético que nuestros ojos pueden ver. La luz del sol o de una bombilla puede parecer blanca, pero en realidad es una combinación de varios colores. Podemos ver los diferentes colores del espectro dividiendo la luz mediante un prisma.
El espectro también es visible cuando vemos un arco iris en el cielo.
Los colores se fusionan continuamente entre sí. En un extremo del espectro están el rojo y el naranja. Gradualmente se vuelven amarillos, verdes, azules, índigo y morados. Los colores tienen diferentes longitudes de onda, frecuencias y energías.
El violeta tiene la longitud de onda más corta del espectro visible. Eso significa que tiene la frecuencia y energía más altas. El rojo tiene la longitud de onda más larga y la frecuencia y energía más bajas.
Luz en el aire
La luz viaja por el espacio en línea recta mientras nada la perturba. A medida que la luz viaja a través de la atmósfera, continúa viajando en línea recta hasta que choca con una partícula de polvo o una molécula de gas. Entonces, lo que le sucede a la luz depende de su longitud de onda y del tamaño del objeto que impacta.
Las partículas de polvo y las gotas de agua son mucho más grandes que la longitud de onda de la luz visible. Cuando la luz incide en estas partículas grandes, se refleja o rebota en diferentes direcciones. Los diferentes colores de la luz son reflejados por las partículas de la misma manera.
Por ejemplo, las moléculas de gas son más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible. Si la luz les incide, actúa de manera diferente. Cuando la luz incide sobre una molécula de gas, parte de ella puede ser absorbida. Después de un tiempo, la molécula libera o emite la luz en una dirección diferente. El color que se emite es el mismo color que fue absorbido.
Los diferentes colores de luz se ven afectados de manera diferente. Todos los colores se pueden absorber. Pero las frecuencias más altas (como el azul) se absorben con más frecuencia que las frecuencias más bajas (como el rojo). Este proceso se llama dispersión de Rayleigh (dispersión elástica de la luz), que lleva el nombre del físico británico Lord Rayleigh.
¿Porque el cielo es azul?
El color azul del cielo se debe a la dispersión de Rayleigh. A medida que la luz viaja a través de la atmósfera, la mayoría de las longitudes de onda más largas la atraviesan.
Sin embargo, gran parte de la luz de longitud de onda más corta es absorbida por las moléculas de gas. Específicamente, en la atmósfera inferior, pequeñas moléculas de oxígeno y nitrógeno dispersan la luz de longitud de onda corta, como la luz azul y violeta, en un grado mucho mayor que la luz de longitud de onda larga, como la roja y la amarilla.
No importa en qué dirección miremos, parte de esta luz azul dispersa nos llega. Así, el cielo parece azul.
