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Elevando nuestra vista en seguida nos damos cuenta de que el cielo es de color azul. ¿Pero alguna vez te has preguntado por qué?
Muchas otras personas también se lo han preguntado y les ha tomado mucho tiempo averiguar cómo y por qué. Vamos a ver por que a continuación:
¿De qué color es el Sol? ¿Qué luz emite?-
Todos pensamos que el Sol es de color amarillo, o más anaranjado si es al atardecer, ¿verdad?. De este color ha sido siempre representado, pero resulta que en realidad no es de tonos amarillentos, sino que es blanco. Lo percibimos de color amarillo pues sus rayos nos llegan después de atravesar la atmósfera terrestre.
(NOTA.- Pulsa sobre cualquier imagen para verla a mayor tamaño y con su pie de foto correspondiente.)
La luz emitida por el sol no tiene color y se denomina 'luz blanca', pero, en realidad, está compuesta por la unión de diferentes colores.
Esta luz al pasar por un objeto transparente como un prisma, se descompone en un espectro denominado 'arcoíris'. Este espectro se compone de siete colores visibles (rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil, y violeta) y de dos colores no visibles por los ojos humanos: ultravioleta e infrarrojo.
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Dispersión de la luz.-
Cuando la luz atraviesa un objeto transparente (como el prisma de la imagen) tiene lugar el fenómeno de la difracción, en que los rayos toman diferente direcciones en función de sus longitudes de onda.
Así, cuando la luz blanca del sol atraviesa las gotas de lluvia, sale descompuesta en los colores que la componen.
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De estos colores, el color rojo, que es el que sufre menos desviación (posee la mayor longitud de onda), se sitúa en la parte superior del espectro, mientras que el violeta, que es el que experimenta la mayor desviación (menor longitud de onda. Esto explica el color del cielo) respecto a la trayectoria original, se coloca en la parte inferior del espectro. Entre ambos aparecen los restantes: naranja, amarillo, verde, azul y añil.
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El color del cielo.-
La luz es una radiación electromagnética. Por tanto, la luz viaja en ondas electromagnéticas, a una velocidad que depende del medio en que se propaga y que en el vacío (c = velocidad de la luz en el vacío) es de c = 300000 km/s.
Pero la luz blanca esta compuesta de luces de diferentes colores, cada uno con su propias ondas. Parte de la luz viaja en ondas breves y cortas, y otra parte lo hace en ondas largas y de larga duración. Las ondas azules son más cortas que las rojas.
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Los rayos violeta son los que más se separan de la dirección del rayo blanco y ahí esta precisamente la explicación del color del cielo. La desviación es máxima para los rayos de longitud de onda corta (violeta y azul), y mínima para los de longitud de onda larga (amarillos y rojos), que casi no son desviados.
Los rayos violetas y azules, una vez desviados, chocan con otras partículas de aire y nuevamente varían su trayectoria, y así sucesivamente. Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco desviados y van casi directamente en línea recta desde el Sol hasta nuestros ojos.
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El color del cielo, debería ser violeta por ser ésta la longitud de onda más corta, pero no lo es, por dos razones fundamentalmente: porque la luz solar contiene más luz azul que violeta y porque el ojo humano (que en definitiva es el que capta las imágenes -aunque el cerebro las interprete-), es más sensible a la luz azul que a la violeta.
El color azul del cielo se debe por tanto a la mayor difusión de las ondas cortas. El color del sol es amarillo-rojizo y no blanco, porque si a la luz blanca procedente del Sol (que es suma de todos los colores) se le quita el color azul, se obtiene una luz de color amarillo-roja.
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Si las partículas existentes en la atmósfera, tienen un tamaño igual o inferior al de la longitud de onda de la luz incidente, la onda cede parte de su energía a la corteza atómica que comienza a oscilar, de manera que un primer efecto de la interacción de la luz con las partículas pequeñas del aire es que la radiación incidente se debilita al ceder parte de su energía, lo que le sucede a la luz del Sol cuando atraviesa la atmósfera.
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Evidentemente esta energía no se queda almacenada en el aire, pues cualquier átomo o partícula pequeña cuya corteza se agita, acaba radiando toda su energía en forma de onda electromagnética al entorno en cualquier dirección.
El proceso completo de cesión y remisión de energía por partículas de tamaño atómico se denomina difusión de RAYLEIGH siendo la intensidad de la luz difundida inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. La difusión será mayor por tanto, para las ondas más cortas: Como consecuencia de ello, llegamos a la misma conclusión, la luz violeta es la más difundida y la menos, la roja. El resultado neto es que parte de la luz que nos llega desde el Sol en línea recta, al alcanzar la atmósfera se difunde en todas direcciones y llena todo el cielo.
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El cielo al amanecer y al atardecer.-
Al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera es mas largo, los rebotes sucesivos en unas partículas y otras hacen crecer la probabilidad de que la luz acabe chocando con una partícula absorbente y desaparezca, de manera que incluso la parte amarilla es afectada y difundida y sólo los rayos rojos, los más direccionales, siguen un camino casi rectilíneo. De ahí el color rojo del sol poniente.
Los colores que nos ofrece el cielo en estos casos, se originan también gracias a la intervención de las moléculas existentes en el aire y de las partículas que éste tiene en suspensión "el aerosol atmosférico", que dispersan y desdoblan la luz solar de múltiples modos.
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Ya antes de que el Sol se hunda en el horizonte, vemos cómo el colorido del cielo se vuelve más intenso. Mientras la luz que aparece en los alrededores del disco solar vira hacia el amarillo-rojizo y en el horizonte resulta verde-amarillenta, el azul del cielo se vuelve más intenso en el cenit. Poco a poco, el resplandor amarillo se transforma en una luz rojo-anaranjada, y, finalmente, en una luminosidad centelleante color fuego, que, algunas veces, llega a presentar el rojo color de la sangre.
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Cuando existe una cantidad anormalmente elevada de aerosoles (polvo atmosférico), la luz del amanecer y del atardecer es especialmente roja. Sucede generalmente cuando existen presiones atmosféricas elevadas (anticiclón) ya que la concentración de partículas de polvo en el aire es mayor a altas presiones (este es el motivo por el que las escenas más espectaculares de cielos rojizos se pueden contemplar tras la erupción de un volcán, dada la gran cantidad de ceniza y otros materiales que lanza a la atmósfera).
¿Y si no hubiera atmósfera?
Si la tierra no tuviera atmósfera, la luz solar alcanzaría nuestros ojos directamente desde el disco solar y no recibiríamos luz difundida y el cielo aparecería tan negro como por la noche (los astronautas pueden observar durante el día las estrellas, la luna y los planetas debido a que están fuera de la atmósfera).
Por último, el color negro de la noche, es debido a que a la atmósfera que rodea al observador, apenas llega luz y por tanto no se puede dar suficiente difusión.
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