El color del cielo

Quizá te lo hayas preguntado alguna vez. ¿Por qué vemos el cielo de color azul cuando es de día? ¿Por qué se vuelve rojizo al atardecer? Es algo que observamos todos los días y que tiene su explicación en cómo interactúa la luz del Sol con nuestro planeta…

La luz del Sol y la dispersión de Rayleigh

Un prisma triangular dispersando luz.  Crédito: D-Kuru/Wikimedia Commons

Un prisma triangular dispersando luz.
Crédito: D-Kuru/Wikimedia Commons

Para poder entender qué hace que veamos el cielo con ese familiar color azul, es necesario revisar varios conceptos para asegurarnos de que todo está lo más claro posible. Por un lado, la luz del Sol es blanca, ya que es la mezcla de todas las frecuencias de la luz que podemos observar en el espectro visible (es decir, el espectro que perciben nuestros ojos). Digo la luz del Sol específicamente, porque no todo el blanco que vemos en nuestra vida cotidiana se crea así. Por ejemplo, en una televisión, el blanco se produce combinando los colores rojo, azul y verde con la misma intensidad.

Una vez dicho esto, tenemos que hablar de un fenómeno que se llama dispersión de Rayleigh. Es la dispersión de la luz visible (o cualquier otra radiación electromagnética) por partículas que son mucho más pequeñas que la longitud de onda de los fotones que están siendo dispersados. Sucede cuando la luz viaja por sólidos y fluidos transparentes. Básicamente, las partículas que se encuentran en el camino de la luz absorben ciertos colores (en función de su tamaño), que luego emiten en todas las direcciones. Mientras, el resto de colores pasan a través de ellos en línea recta, o con una dispersión muy inferior. Cuanto mayor sea la partícula, mayor cantidad de colores será absorbida y dispersa. El violeta (seguido por el azul) tiene la longitud de onda más corta, mientras que el rojo es el color con la longitud de onda más larga.

No es casualidad que esos dos colores (rojo y azul) sean, también, los que nos permiten determinar qué galaxias se acercan y se alejan de nosotros gracias al efecto Doppler. Si las galaxias estuvieran estáticas, sus longitudes de onda serían siempre iguales y no veríamos cambio de color alguno. Sin embargo, como están en constante movimiento, vemos que las que se acercan a nosotros emiten un color más cercano al azul (porque la longitud de sus ondas se va a acortando), mientras que las que se alejan emiten un color más cercano al rojo (porque la longitud de sus ondas se va alargando).

La atmósfera y el cielo diurno

Una puesta de Sol en Marte. Crédito: NASA's Mars Exploration Rover

Una puesta de Sol en Marte.
Crédito: NASA’s Mars Exploration Rover

Entre nosotros y el Sol hay un prisma gigantesco: la atmósfera. Principalmente se compone de nitrógeno (un 78%) y oxígeno (un 21%), así como otros gases y multitud de pequeñas partículas sólidas (polvo, cenizas, polen, sal de los océanos…). A medida que descendemos hasta la superficie de nuestro planeta, la densidad de la atmósfera aumenta.

Las moléculas de nitrógeno y oxígeno son muy pequeñas en comparación a la longitud de onda de la luz del Sol (son unas mil veces más pequeñas), por lo que dispersan, principalmente, las longitudes de onda más cortas (que corresponden a los tonos azules y violetas). Así que atrapan los tonos azules y violetas, y los envían en todas direcciones. De hecho, veríamos el cielo violeta si no fuese porque la sensibilidad de nuestros ojos es mayor en el medio del espectro visible, que le corresponde al color verde. Es decir, de una manera muy simplificada, nuestros ojos son más sensibles al azul que al violeta.

De modo que el cielo diurno es azul porque el aire dispersa principalmente el azul y el violeta a lo largo de la atmósfera, mientras que el resto de colores viajan hasta nosotros prácticamente en línea recta y con una cantidad de dispersión mucho más pequeña… Sin embargo, hay dos momentos del día en los que esto no se cumple, y vemos tonos anaranjados y rojizos en el cielo…

Los amaneceres y los atardeceres

El Sol, un minuto antes del atardecer, en Portugal. Crédito: Joaquim Alves Gaspar

El Sol, un minuto antes del atardecer, en Portugal.
Crédito: Joaquim Alves Gaspar

No es extraño sentir algo evocador al ver uno de esos atardeceres espectaculares, en los que el cielo parece estar en llamas, mientras el Sol va ocultándose bajo el horizonte, dejando paso a la noche. Si la atmósfera dispersa principalmente el violeta y el azul, ¿por qué vemos ese cambio de color en esos dos momentos del día? Todo tiene que ver, simplemente, con la posición del Sol respecto a nuestra ubicación en la Tierra. A mediodía, el Sol está directamente sobre nuestra ubicación, así que sus rayos nos llegan de una manera casi perpendicular, recorriendo una distancia relativamente corta a través de la atmósfera.

Sin embargo, tanto en el amanecer como en el atardecer, el Sol se encuentra en el punto más alejado (respecto a nuestra ubicación) de toda la jornada, así que sus rayos de luz llegan a nosotros casi en paralelo. Eso hace que la luz tenga que recorrer un camino mucho más largo a través de la atmósfera para llegar hasta nosotros, provocando que las partículas vayan atrapando los tonos azules y violetas (e incluso verdes). El recorrido es tan largo, que la mayor parte de la luz azul y verde es dispersada hasta el punto en que, directamente, no llega a alcanzarnos. Mientras tanto, el resto de colores sí lo hacen, dando ese tono anaranjado tan característico al cielo del principio y el final del día.

Los atardeceres y la contaminación

Un atardecer en Joshua Tree (California). Crédito: Jessie Eastland.

Un atardecer en Joshua Tree (California).
Crédito: Jessie Eastland.

Por último, es un buen momento para aprovechar y desmentir uno de los mitos que parece estar más extendido sobre los atardeceres. La contaminación (que está principalmente en la parte baja de la atmósfera) no hace que sean más espectaculares en las ciudades. Es todo lo contrario. Las partículas de la contaminación tienden a hacer que los colores sean mucho más apagados, porque absorben la luz y dispersan todas las longitudes de onda más o menos en la misma proporción.

Lo que sí hace que sean más intensos es la presencia partículas sólidas en suspensión en la atmósfera, como pueden ser las que proceden de una tormenta de arena o de una erupción volcánica, así como la presencia de nubes altas (que reflejan esa luz roja en el cielo intensificando el efecto).

Referencias: Wikipedia, National Geographic

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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6 Respuestas

  1. Aborash dice:

    ¿Se sospecha que pueda haber más longitudes de onde más allá de los rayos cósmicos o las de radio? ¿O damos por hecho que no hay más allá de esos extremos? Puede que simplemente no tengamos herramientas para captarlos, ¿no?

  2. mitsyssa dice:

    ¿Y lo de las nubes rojizas que anuncian un día ventoso tiene base, o sólo hay un sesgo de confirmación?

    • Tiene base. Si se ven las nubes rojizas por la mañana suelen anunciar que viene mal tiempo (no tiene por qué ser lluvia necesariamente en tierra firme) y suele traer consigo viento. Si es por la tarde, sin embargo, suele anunciar que la noche será tranquila.

  3. Arnoldo José De la Hoz dice:

    Hay una breve canción que dice: “Antes de irse, el sol matiza y así la tarde se hace rojiza”… Gracias por tu explicación sobre el color del cielo en el día. Ya entendí que se trata por la longitud de onda de la luz solar en diversos momentos de la jornada. Dado que la tierra es la que se mueve, y no el sol, la longitud de onda de este varía con respecto a nosotros y eso es lo que hace que la cantidad de luz que alcanzan las partículas sea diferente con el paso de las horas. Gracias por tu explicación, que me pareció sencilla de entender. Gracias a ella, tengo una duda menos en esto de la ciencia.

  1. 18 octubre, 2017

    […] el color que se dispersa con más facilidad (algo de lo que hablé en el artículo sobre por qué el cielo es azul). Aunque no es una regla 100% fiable, puede decirse que, si estás viendo la imagen de una […]

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