En la Luna el cielo es negro como el carbón, lo mismo que en Marte. Solo hay luz cuando los rayos de sol caen directamente sobre un objeto. ¿Alguna vez se han preguntado por qué el color que vemos en el cielo durante el día es azul?
La atmósfera terrestre
La atmósfera terrestre es una mezcla de moléculas gaseosas (78% nitrógeno, 21% oxígeno, 1% argón y vapor de agua, trazas de otros gases); hay también en suspensión partículas de polvo, cristales de hielo, cenizas, etc. La atmósfera es más densa cerca de la superficie terrestre.
La luz en la atmósfera
En el vacío, la luz viaja en línea recta y sin nada que la perturbe. Al penetrar en la atmósfera, la luz puede incidir sobre un grano de polvo o en una molécula. En cada uno de estos casos pasan cosas distintas: Los granos de polvo y las gotitas de agua son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda de la luz visible, por lo tanto actúan como "espejos" que reflejan la luz incidente en diferentes direcciones, sin cambiarle el color. La moléculas son más chicas que la longitud de onda de la luz visible. Cuando una onda luminosa choca con una molécula, ésta puede absorber la luz, y luego la emite en cualquier otra dirección. Este fenómeno se llama dispersión. Pero las moléculas son mucho más eficientes para dispersar la luz de longitud de onda corta (azul) que la luz de longitud de onda larga (rojo). Este proceso fue estudiado por el físico Lord John Rayleigh hacia 1870, por eso se lo conoce como "dispersión Rayleigh".
La influencia de la atmósfera en el color del cielo:
¿Sabías que si nuestro planeta no tuviera atmósfera veríamos el cielo completamente negro (incluso con la presencia del Sol)? El color azul del cielo es el resultado de la interacción de los rayos de luz solar con la atmósfera.
Las diversas moléculas que forman la atmósfera, la humedad, las partículas de polvo y la ceniza son las responsables de la variedad de colores que puede tomar el cielo.
La luz blanca, como la emitida por el Sol, está compuesta de gran variedad de colores, cada uno con su longitud de onda. Según el tamaño que tengan estas partículas en comparación con la longitud de onda de la luz solar, se producirá un tipo de difusión u otra: Rayleigh o Mie.
La dispersión Rayleigh
Cuando las partículas que forman la atmósfera tienen un tamaño similar o menor que la longitud de onda de la luz solar se produce la dispersión de Rayleigh, en la que la intensidad de la luz dispersada es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda.
Como en la atmósfera terrestre las partículas normalmente tienen un tamaño menor que la longitud de onda de la luz solar, se producirá este tipo de dispersión, dando como resultado un cielo de color azul debido a su menor longitud de onda en comparación con el rojo.
Al efecto Tyndall también se le conoce como Dispersión de Rayleigh.
Sin embargo, tanto Tyndall como Rayleigh pensaban que las partículas de polvo eran las responsables de la desviación.
Fue Einstein, en 1911, quien confirmó la teoría de otros investigadores: Esas pequeñas partículas eran moléculas de oxígeno y nitrógeno.
Ondas de luz
La luz es una forma de energía que se transmite en ondas. A diferencia del sonido, que también viaja en forma de ondas pero que necesita de un medio material (aire, agua, sólidos) para transmitirse, la luz es una onda electro-magnética, que puede viajar en el vacío o en medios transparentes (como el aire y el agua). La luz del Sol está compuesta de infinidad de ondas de diferentes longitudes de onda. La longitud de onda es la distancia entre dos "crestas" sucesivas de una onda. Nuestros ojos pueden ver un cierto rango de longitudes de onda, que corresponden a distintos colores: desde el rojo (longitud de onda más larga), pasando por anaranjado, amarillo, verde y azul, al violeta (la longitud de onda más corta que podemos ver). Para tener una idea, al color verde corresponde una longitud de onda de unas cinco diezmilésimas de milímetro.
La longitud de onda de este color es aun más pequeña y rápida que la onda de la luz azul.
Los órganos de la visión humana poseen unas células sensibles a la luz llamadas conos
La longitud de onda del azul es pequeña y rápida. En la medida en que se dirige al rojo, la onda se amplía y se hace más lenta.
Estos receptores son de tres tipos y tienen sensibilidades distintas para cada frecuencia de onda.
Los diferentes receptores de color en la retina del ojo humano responden con mayor fuerza a las longitudes de onda rojas, verdes y azules, dándonos nuestra visión del color.
Hay conos que perciben el color rojo, los que son sensibles al azul y los que perciben el verde.
Cuando miramos al cielo, nuestros ojos reaccionan mejor al color azul que al violeta gracias a los conos de ese color.
Igualmente ocurre con los conos rojos que captan ese color mejor que el naranja y los conos para el verde mejor que al amarillo.
De las luces con longitudes de onda pequeña como la luz azul, la luz violeta y la luz índigo, el ojo capta mejor las ondas del azul.
Algunas curiosidades...
- ¿Por qué el cielo es hoy más azul que ayer? Esto es debido a la variación de la proporción de partículas en suspensión en la atmósfera.
- ¿Por qué el cielo es más azul en el cenit (sobre nosotros) que en el horizonte? El cielo en el horizonte es más blanquecino porque se produce una mayor difusión de las longitudes de onda mayores debido al mayor grosor de la atmósfera en dirección horizontal. En la dirección del cenit el espesor de la atmósfera es menor, y por tanto se dispersan más las longitudes de onda menores.
- ¿Por qué se ve el cielo en el cenit más azul desde una montaña? Al ganar altura, desaparecen los elementos dispersores de la luz blanca, y por eso sobre nosotros el cielo será de un color azul más intenso si lo vemos desde una montaña.
- ¿Por qué el cielo es menos azul cuanto más próximo esté del Sol? Como el resto de colores apenas se dispersan en la atmósfera, estos solo los recibimos directamente del Sol. Así, a medida que nos acercamos a la posición del Sol recibimos más cantidad del resto de colores.
- ¿Por qué el cielo es rojizo al atardecer o amanecer? En las primeras y últimas horas del día el Sol se encuentra muy próximo al horizonte, por lo que la luz solar tendrá que atravesar una mayor distancia para llegar a nuestros ojos. Como resultado se producirá una mayor difusión, pero como los colores rojos (por tener una longitud de onda mayor) apenas experimentan difusión, veremos el cielo de este color.
PARA TI TARINGUERO LV5
Nuestro Cielo es de color AZUL debido a que las frecuencias Azules de la luz solar se dispersan, se segregan al penetrar en la atmósfera.
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