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¿Porque el cielo es azul?

¿Porque el cielo es azul?

Cielos azules: el límite es el tamaño

Al igual que los plátanos, los átomos, las moléculas y las partículas de la atmósfera absorben y difunden la luz. De lo contrario, o si la Tierra no tuviera atmósfera, percibiríamos al sol como una estrella muy brillante entre otras en un cielo nocturno perpetuo. Sin embargo, no todas las longitudes de onda del espectro de luz visible se difunden por igual. Las longitudes de onda más cortas y enérgicas hacia el extremo púrpura del espectro se propagan mejor que aquellas hacia el extremo rojo más largo y menos enérgico. Esta tendencia se debe en parte al aumento de energía, que les permite jugar más al ping-pong, y en parte a la geometría de las partículas con las que interactúan en la atmósfera.

En 1871, Lord Rayleigh derivó una fórmula que describe un subconjunto de estas interacciones, en las que las partículas atmosféricas son mucho más pequeñas que las longitudes de onda de la radiación que las alcanza. El modelo de dispersión de Rayleigh mostró que en tales sistemas la intensidad de la luz dispersa varía inversamente con la cuarta potencia de su longitud de onda. En otras palabras, las longitudes de onda más cortas, como el azul y el violeta, se dispersan mucho más que las largas cuando las partículas, como las moléculas de oxígeno y nitrógeno, son relativamente pequeñas. En estas condiciones, incluso la luz difusa tiende a extenderse por igual en todas las direcciones, por lo que el cielo parece tan saturado de colores. [source: Bohren].

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Si fuéramos lo suficientemente estúpidos como para mirar directamente al sol, veríamos todas las longitudes de onda porque la luz llegaría directamente a nuestros ojos. Por eso el sol y los alrededores son blancos. Cuando miramos el cielo despejado lejos del sol, vemos luz principalmente de longitudes de onda más cortas y dispersas, como violeta, índigo y azul.

Entonces, ¿por qué el cielo no se ve púrpura en lugar de azul? Los ojos tienen. Las personas que ven perciben el color utilizando estructuras llamadas conos. Sus retinas están llenas de aproximadamente 5 millones de conos cada una, que consta de tres tipos que se especializan en ver diferentes colores. [source: Schirber]. Aunque cada tipo de cono es más sensible a ciertas longitudes de onda máximas, los rangos de los tipos de cono se superponen. Como resultado, se pueden detectar diferentes espectros y combinaciones espectrales como el mismo color.

A diferencia de nuestros sentidos auditivos, que pueden reconocer instrumentos individuales en una orquesta, nuestros ojos y cerebro interpretan ciertas combinaciones de longitudes de onda como un solo color discreto. Nuestro sentido visual interpreta la luz azul violeta del cielo como una mezcla de luz azul y blanca, razón por la cual el cielo es azul claro.

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Este perfecto cielo azul salpicado de nubes completa la dispersión de Rayleigh.

© iStockphoto.com / Dean Turner

Cielo azul, sonriéndome / Solo veo cielo azul …

– Irving Berlín

Si alguna vez se ha preguntado por qué, como Irving Berlin, solo ve “cielos azules”, está en buena compañía. Se necesitaron siglos y mucha gente inteligente, incluidos Aristóteles, Isaac Newton, Thomas Young, James Clerk Maxwell y Hermann von Helmholtz, para encontrar la respuesta, en parte porque la solución incluye muchos componentes: los colores de la luz. el ángulo en el que la luz solar atraviesa la atmósfera, el tamaño de las partículas y moléculas en el aire en la atmósfera y cómo nuestros ojos perciben los colores.

Saquemos el cielo de la ecuación por un momento y comencemos mirando el color. Desde una perspectiva física, el color se refiere a las longitudes de onda de la luz visible que sale de un objeto y golpea un sensor, como un ojo humano. Estas longitudes de onda pueden reflejarse o propagar, de una fuente externa, o pueden provenir del propio objeto.

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El color de un objeto cambia según los colores contenidos en la fuente de luz; por ejemplo, la pintura roja, vista con luz azul, se ve negra. Isaac Newton demostró con un prisma que la luz solar blanca contiene todos los colores del espectro visible, por lo tanto, todos los colores son posibles en la luz solar.

En la escuela, la mayoría de nosotros aprendimos que un plátano se ve amarillo porque refleja la luz amarilla y absorbe todas las demás longitudes de onda. Esto es incorrecto. Un plátano se esparce tanto naranja como rojo y amarillo y esparce todos los colores de la banda visible de una forma u otra [source: Bohren]. La verdadera razón por la que se ve amarilla tiene que ver con la forma en que nuestros ojos perciben la luz. Antes de llegar al corazón, sin embargo, echemos un vistazo al color real del cielo.

Lo haremos más tarde.

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