¿Por qué el cielo es azul?

Es una pregunta formulada muchas veces, y respondida ya tantas otras, pero jamás respondida por mi, así que vamos allá.

La luz que emite el Sol es, podríamos decir, blanca (ciertamente tiende al amarillo, pero este es un tema que trataré en otra entrada). Esto quiere decir, como ya sabemos, que contiene toda la gama de colores que el ojo humano puede reconocer (y más, pero nos interesa esta parte concreta del espectro).

Hasta aquí bien. El tema está en que, cuando la luz incide sobre la materia, en este caso la atmósfera, “choca” contra las moléculas del gas que la compone. Mayoritariamente Nitrógeno y Oxígeno. Las moléculas absorben la energía de la luz, y emiten solo una determinada. La luz se expresa, como toda onda, con una determinada longitud de onda (y frecuencia asociada). La longitud de onda es, la longitud que hay entre dos puntos iguales de la onda. Podríamos considerar un punto cualquiera, y si “avanzamos” por la onda, esta subiría (o bajaría) para volver a bajar y estar en la misma “altura”. Esta medida es la longitud de onda, que puede ser mayor o menor.La luz azul/violeta tiene menor longitud de onda, y la roja mayor, estando cada una en el extremo de la luz que los humanos podemos ver.

Normalmente las moléculas reflejan la radiación con una longitud de onda del órden de su tamaño, que curiosamente para el nitrógeno y el oxígeno es aproximadamente el azul (también el violeta, pero el ojo humano capta mejor el azul). Este fenómeno es llamado dispersión de Rayleigh.

La luz azul/violeta, es la más energética del espectro visual. Podríamos decir, coloquialmente, que la luz se dispersa “poco”. Pero, en el atardecer y en la salida del sol, como el sol está bajo en el cielo, debe la luz de él atravesar una cantidad mucho mayor de atmósfera. Entonces pues, la luz se dispersa más, y “pierde más energía”. Esto se traduce en una mayor longitud de onda (y menor frecuencia). Por lo que la luz acaba en tonos anaranjados o rojizos.

Aclarar que, esto sucede en las zonas próximas al sol (aparentmente, claro), ya que la luz sigue dispersándose de un modo similar por todo el resto de la atmósfera. Podríamos decir que la luz va rebotando por toda la atmósfera, por esto que se ve todo el cielo azul y no solo la zona que rodea al sol.

 

Dibujo y explicación de las dispersiones de Rayleigh y Mie.

 

Por último, las nubes se ven blancas ya que son gotas de agua, de un tamaño mucho mayor que las moléculas de gas del N y O. Lo que pasa en tal caso es que la luz se dispersa totalmente, quedando como era, blanca. Esta dispersión es mayor si nos encontramos justo en el otro lado. Es en esa dirección cuando la dispersión es mayor (tiene el nombre de dispersión de Mie). Esto sucede también para aerosoles presentes en la atmósfera (polvo, etc..), y propicia amaneceres/atardeceres más rojos aún que solo por la dispersión de Rayleigh.

Hay un hecho curioso, es que en Marte esto se invierte. Los atardeceres en Marte, son azules (debido al tamaño del polvo en su atmósfera) pero durante el día el cielo tiene un tono rojizo-rosado. El polvo en cuestión está formado mayoritariamente por óxidos, lo que le confiere un color similar al de su propio suelo. Puede parecer contradictorio con lo antes explicado, pero hay que tener en cuenta que el mayor peso en la dispersión se lo lleva el polvo, como he explicado, y no los gases de la ténue atmósfera marciana (además compuesta en su enorme mayoría por dióxido de carbono). Al anochecer naturalmente, como en la Tierra, el Sol está más bajo y permite la dispersión hasta lograr tonos azulados al ser más gruesa la capa de gas que debe atravesar la luz. Entra en juego también la dispersión de Mie, como en los atardeceres terrestres, donde ya he explicado que es debida a, también, aerosoles.

Dejo un par de imágenes, que siempre vienen bien para ilustrar la teoría:

 

Parte del cielo de Marte durante el día (JPL-NASA).

Atardecer en Marte, imagen tomada por el Curiosity. Aproximadamente así es como vería el ojo humano un atardecer en Marte, pero la cámara del Curiosity tiene menos sensibilidad al azul, así que se vería más azulado. (JPL-NASA).

Saludos y hasta la próxima

Kapteyn

Anuncios

One comment

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.