¿Por qué el cielo unas veces es de color azul y otras, rojo?

http://www.looq.es/wp-content/uploads/2014/09/desktopwallpapers.org_.ua-1576-1050x590.jpg

Si preguntamos de qué color es el cielo, automáticamente todo el mundo responde que es azul, y algunos añadirían que es rojo durante el amanecer y el atardecer. Son fenómenos que todo el mundo conoce, pero que no todos entienden.

¿Por qué el cielo es azul? ¿Por qué el cielo cambia de color en las horas en las que el Sol está más bajo? Estas preguntas se nos han planteado más de una vez en la vida, y por eso os dedicamos estas líneas, para que vuestra curiosidad quede satisfecha.

El espectro electromagnético

Antes de responder, tenemos que comprender qué es la luz. Cuando hablamos de luz visible, nos referimos a un tipo de radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida entre los 400 nm (violeta) y los 700 nm (rojo) (unnanómetro es la millonésima parte de un milímetro).

Añadir que toda radiación del espectro electromagnético está constituida por fotones que tienen asociada una determinada cantidad de energía y, por ello, también posee una frecuencia (número de oscilaciones por segundo), magnitud que es inversamente proporcional a la longitud de onda (distancia que recorre la onda en una oscilación).

Espectro electromagnético

Una radiación de alta energía implica una frecuencia muy alta y, por tanto, una longitud de onda pequeña.

A modo de ejemplo, podemos observar cómo una radiación de alta energía, como es el caso de los rayos X, se caracteriza por tener una frecuencia elevada y, por tanto, su longitud de onda será muy pequeña (más o menos del tamaño de un átomo, para hacernos una idea).

Comprender la naturaleza de la radiación y de la luz visible es fundamental para entender por qué el cielo cambia de color.

El Sol y la Tierra

Nuestro planeta está constantemente amparado por la radiación de una estrella, el Sol. Como todas las estrellas, el rey de nuestro sistema solar emite luz policromática, es decir, emite radiación de distintas longitudes de onda. Se estima que la radiación que llega a nuestro planeta abarca una amplia zona del espectro electromagnético, desde los 200 nm hasta los 4.000 nm, aproximadamente. Básicamente, lo que llega hasta la parte superior de la atmósfera es radiación ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja.

La gran mayoría de la radiación ultravioleta es filtrada por la capa de ozono. Esta radiación tiene suficiente energía para llevar a una molécula a un estado electrónico excitado (subir un electrón a niveles elevados de energía) y, por su longitud de onda, es potencialmente dañina para las moléculas de ADN, por eso son más susceptibles de desarrollar cáncer de piel aquellas personas que están más expuestas al Sol. De ahí que convenga protegerse de los famosos rayos UVA (UltraVioleta tipo-A)

La radiación infrarroja, de menor longitud de onda, sólo tiene energía para hacer vibrar y rotar las moléculas y, por tanto, lo único que puede hacer es aumentar la temperatura. Tanto el dióxido de carbono como el vapor de agua (presentes en el aire) asimilan muy bien esta radiación, lo que provoca que la atmósfera se caliente. Es lo que conocemos como efecto invernadero, fenómeno completamente necesario para la vida.

Por último, tenemos la luz visible, el tipo de radiación que perciben nuestros ojos. Ésta atraviesa la atmósfera sin problemas, salvo que haya una gran cantidad de partículas en suspensión, como nubes, masas de polvo, contaminación, etc. Esta radiación es la responsable de que veamos el cielo de distintos colores.

¿Por qué el cielo cambia de color?

Sabiendo todo esto, ya podemos explicar por qué el cielo cambia de color. Los colores son radiación visible, y a cada uno le corresponderá una longitud de onda. En el caso del azul, estamos hablando de unos 460 nm, y ese color rojo anaranjado de los atardeceres se corresponde con unos 650 nm.

La radiación puede interactuar con la materia (objeto de estudio de la Espectroscopia), fenómeno especialmente frecuente en gases. Nuestra atmósfera, como mezcla de gases que es, interactúa con la radiación que nos llega desde el Sol de diversas maneras. Nosotros sólo nos vamos a centrar en un tipo de interacción: la dispersión.

Denominada dispersión de Rayleigh en honor a su descubridor, este efecto consiste en la dispersión elástica de la luz al interactuar con partículas de tamaño inferior a la longitud de onda de los fotones dispersados. Menudo trabalenguas.

Los gases de nuestra atmósfera, por el tamaño de sus moléculas, interactúan mayormente con los fotones de menor longitud de onda, es decir, con el azul (y, en menor grado, el violeta). Al ser una interacción elástica no se produce pérdida de energía durante la colisión, lo que significa que los fotones de estos colores simplemente “rebotan” en todas direcciones cuando chocan con las moléculas que constituyen la atmósfera. Por eso el cielo se ve azul.

El resto de colores, al tener mayor longitud de onda, prácticamente no interactúan con la atmósfera. Se podría decir que los fotones de los demás colores “pasan de largo” a través de los gases.

Si miramos al Sol directamente (algo nada recomendable), la luz que vemos es blanca o ligeramente amarilla. Esto tiene una explicación muy simple: la luz que llega directamente desde el sol es muchísimo más intensa que la luz dispersada por las moléculas de aire.

Cielo

Esta dispersión de Rayleigh también explica los colores rojizos del cielo durante el amanecer y el atardecer. En las horas en las que el Sol está más bajo, la luz debe recorrer una distancia mucho mayor para llegar a nuestros ojos. ¿Qué implica esto? Como decíamos anteriormente, la luz se dispersa en todas las direcciones, por tanto, cuanta más distancia tenga que recorrer la radiación, mayor cantidad de interacciones tendrá con la atmósfera.

Cielo rojo

Como resultado, el azul se va atenuando poco a poco (pierde intensidad), ya que, con cada colisión, el número de fotones de este tipo va disminuyendo. Por eso dejamos de percibirlo con tanta intensidad y, en su lugar, somo capaces de ver los fotones que menos interactúan con el aire, es decir, los de longitud de onda mayor (amarillo y rojo). Y esta es la razón por la que el cielo se tiñe de rojo cuando el Sol está cerca del horizonte.




There are no comments

Add yours

Deja un comentario

Uso de cookies

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.plugin cookies

ACEPTAR
Aviso de cookies