¿Por qué el cielo es azul?

Para entender mejor por qué el cielo es azul, necesitamos adentrarnos en el fenómeno de la dispersión de Rayleigh y en cómo interactúa la luz con la atmósfera.

1. La naturaleza de la Luz

La luz solar, o luz blanca, está compuesta por una combinación de todos los colores del espectro visible: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Estos colores corresponden a diferentes longitudes de onda. Los colores con longitudes de onda largas, como el rojo y el naranja, tienen entre 620 y 750 nanómetros, mientras que los colores con longitudes de onda cortas, como el azul y el violeta, están entre 380 y 495 nanómetros.

2. Interacción de la luz con las moléculas de la atmosfera

Cuando la luz solar entra en la atmósfera terrestre, comienza a interactuar con las moléculas de nitrógeno, oxígeno y otras partículas minúsculas que la componen. La dispersión de Rayleigh describe cómo la luz se dispersa por partículas que son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Este tipo de dispersión es más efectiva para las longitudes de onda cortas, como el azul y el violeta, que para las longitudes de onda largas, como el rojo y el naranja.

3. ¿Por qué no vemos un cielo violeta?

Aunque el violeta tiene una longitud de onda incluso más corta que el azul y, por lo tanto, se dispersa aún más, no vemos el cielo violeta por varias razones: 

Sensibilidad del ojo humano: El ojo humano tiene tres tipos de conos para percibir el color, que son más sensibles a la luz roja, verde y azul. Los conos responsables del azul no son tan sensibles a las longitudes de onda más cortas, como el violeta. 

Absorción atmosférica: Parte de la luz violeta es absorbida por la capa de ozono en la atmósfera superior, lo que reduce aún más la cantidad de luz violeta que llega a nuestros ojos. 

Mezcla de colores: La luz azul, que también se dispersa de manera significativa, se mezcla con otras longitudes de onda de la luz dispersada, y dado que somos más sensibles al azul, terminamos percibiendo el cielo como azul.

4. ¿Cómo varia el color del cielo?

El color del cielo no es siempre el mismo. En diferentes momentos del día y en diversas condiciones, puede parecer de otros tonos. Esto se debe a la forma en que la luz del sol atraviesa la atmósfera: 

Al amanecer y al atardecer, el sol está más bajo en el horizonte, y la luz tiene que atravesar una mayor cantidad de atmósfera. Durante este recorrido más largo, las longitudes de onda cortas (como el azul y el violeta) se dispersan casi por completo, dejando que las longitudes de onda más largas (como el rojo, naranja y amarillo) dominen, dándole al cielo un tono rojizo o anaranjado. 

Días nublados o con contaminación: Las partículas más grandes en la atmósfera, como las gotas de agua de las nubes o los contaminantes, dispersan la luz de manera diferente (dispersión de Mie), lo que causa que el cielo se vea blanco o gris, ya que todas las longitudes de onda se dispersan de manera más uniforme.

5. Aplicaciones y ejemplos prácticos

La dispersión de Rayleigh no solo explica por qué el cielo es azul, sino también por qué el océano parece azul. La luz solar que entra en el agua se dispersa, y dado que el agua absorbe más las longitudes de onda más largas, como el rojo, la luz azul es la que se refleja y vemos con más claridad. 

Este fenómeno también es utilizado en la astronomía y en la ingeniería óptica para entender cómo la luz se comporta al atravesar diferentes medios, y tiene aplicaciones en la predicción de cómo el cambio climático, la contaminación del aire o el espesor de la atmósfera podrían afectar nuestra visión del cielo.