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. Veamos por qué a continuación:
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¿De qué color es el Sol? ¿Qué luz emite?
Todos pensamos que el Sol es de color amarillo (o más anaranjado si es al amanecer o 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.
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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 (en realidad contiene todos los colores del arcoíris juntos).
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.
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 diferentes 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.
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.
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.
El color del cielo, debería ser violeta por ser esta 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.
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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.
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.
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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Explicación más simple del color azul del cielo.-
Aunque la luz del sol nos parezca blanca o amarillenta, en realidad contiene todos los colores del arcoíris juntos.
La luz viaja en forma de ondas. Algunos colores, como el rojo y el naranja, viajan en ondas largas y suaves. Otros, como el azul y el violeta, viajan en ondas cortas y muy rápidas.
En su viaje, la luz choca con la atmósfera que rodea la Tierra, la cual actúa como un 'filtro que rebota' (la atmósfera está llena de diminutas moléculas de gas (nitrógeno y oxígeno)).
- Las ondas largas (rojo, amarillo) pasan a través del aire casi en línea recta sin chocar con nada.
- Las ondas cortas (azul) chocan constantemente con las moléculas de aire y rebotan en todas direcciones.
Este choque y rebote constante (llamado 'dispersión') hace que la luz azul se desparrame por todo el cielo. Al mirar hacia arriba, lo que llega a tus ojos desde cualquier dirección es esa luz azul rebotada.
Pero si la luz violeta tiene una longitud de onda más corta que la luz azul, al atravesar la atmósfera sufrirá una mayor dispersión, entonces, ¿por qué no vemos el cielo violeta?
El color violeta tiene ondas aún más cortas que el azul y rebota todavía más. Sin embargo, el cielo no se ve violeta por dos razones:
1. El Sol emite mucha más luz azul que violeta.
2. Los ojos humanos son mucho más sensibles al color azul que al violeta.
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En el siguiente video se explica por qué vemos el cielo de color azul, las diferentes longitudes de onda de todos los colores (los colores del arcoíris) que forman la luz blanca que emite el Sol, la dispersión que sufren estas ondas al atravesar la atmósfera, principalmente las ondas de color azul, lo que explica por qué vemos el cielo de color azul.
También se explica por qué dicha luz es de color rojizo al atardecer.
El cielo al amanecer y al atardecer.-
Al amanecer o al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera es más 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 solo los rayos rojos, los más direccionales, siguen un camino casi rectilíneo. De ahí el color rojo del sol naciente y el 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 este tiene en suspensión, "el aerosol atmosférico", que dispersan y desdoblan la luz solar de múltiples modos.
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.
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).
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¿Y si no hubiera atmósfera como en la Luna?
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.
Esto es lo que ocurre en la Luna, ya que 'la Luna no tiene atmósfera', es decir, falta el 'filtro'.
Como se ha visto antes, el cielo de la Tierra es azul porque el aire (la atmósfera) actúa como un obstáculo lleno de moléculas que hacen rebotar la luz azul hacia todas partes pero en la Luna:
- No hay aire ni gases.
- La luz del Sol viaja en **línea recta** desde el espacio y choca directamente contra el suelo lunar sin rebotar en el camino.
- Como no hay nada en el medio que desvíe ni 'ilumine' el espacio sobre la cabeza de una persona, el fondo del espacio se mantiene totalmente oscuro y negro.
Si estuvieras de pie en la Luna durante el día, verías algo muy curioso:
1. El suelo brilla muchísimo, ya que las rocas y el polvo lunar reflejan la luz del Sol directamente.
2. El Sol se ve deslumbrante, como un foco blanco ultrabrillante.
3. El cielo sobre ti es negro azabache, como si fuera medianoche.
¿Y las estrellas? A pesar de que el cielo es negro, durante el día lunar es difícil ver las estrellas a simple vista. Esto ocurre porque el suelo de la Luna brilla tan fuerte reflejando la luz solar que las pupilas de los ojos (o las cámaras) se cierran para protegerse, tapando la luz débil de las estrellas lejanas.
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¿De qué color es el cielo en Marte y por qué es diferente al de la Tierra?
En Marte ocurre algo verdaderamente fascinante: 'los colores del cielo funcionan exactamente al revés que en la Tierra'.
Durante el día, el cielo marciano es de un color anaranjado rojizo o mantecoso. Pero cuando llega la puesta de sol, el cielo alrededor del Sol se vuelve 'azul'.
¿Por qué el día es rojo en Marte?
La clave de esta diferencia está en el polvo en suspensión en el aire marciano:
1. Atmósfera muy fina: Marte tiene una atmósfera extremadamente delgada (menos del 1% de la densidad de la de la Tierra), por lo que las moléculas de gas apenas logran hacer rebotar la luz azul como ocurre aquí.
2. Polvo de hierro: El aire de Marte está cargado de finísimas partículas de polvo compuestas por óxido de hierro (el mismo componente del hierro oxidado).
3. Efecto de absorción: Este polvo es mucho más grande que las moléculas de gas de la Tierra. Las partículas absorben la luz azul del Sol y 'hacen rebotar las ondas de luz roja y anaranjada' por todo el cielo.
El fenómeno opuesto: Atardeceres azules.-
Al atardecer, la luz del Sol debe atravesar una capa de atmósfera marciana mucho más gruesa para llegar a la superficie.
Las partículas de polvo dispersan los tonos rojos hacia los lados, pero dejan pasar la luz azul casi recta en la dirección del Sol. Por eso, al mirar hacia el sol naciente o poniente en Marte, se observa un resplandor de un frío 'color azul'.
| Característica | Cielo de la Tierra | Cielo de Marte |
| Color de día | Azul brillante | Anaranjado / Rojo rosáceo |
| Color al atardecer | Rojo / Naranja | Azul |
| Causa principal | Gases (nitrógeno y oxígeno) | Polvo de óxido de hierro |
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Durante el día, el cielo es azul… pero al amanecer y al atardecer, se convierte en una explosión de colores: rosa, naranja, rojo y hasta morado. ¿Por qué ocurre esto? ¿Es magia o pura ciencia?
En este video, se explora cómo la luz del Sol viaja a través de nuestra atmósfera y cómo la dispersión de Rayleigh transforma el cielo en un espectáculo de colores. Desde la influencia de la contaminación y la humedad hasta el impacto de erupciones volcánicas, descubrirás qué factores pueden intensificar estos atardeceres impresionantes.
Además, veremos qué pasa en otros planetas como Marte, donde el cielo es rojo de día y azul al atardecer. ¿Podría la Tierra tener un cielo permanentemente rosa?
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