Esta es una de las preguntas que nos hacemos desde que somos niños. ¿por qué no es amarillo si es mi color favorito? Bueno el cielo si se ve amarillo, rojo o naranja pero solo en el amanecer y en el ocaso, pero la mayor parte del día es azul. No obstante, ¿por qué?
La respuesta a esta pregunta es simple, pero para entenderla, tenemos que entrar en contexto y tener conocimiento previo de algunos conceptos, que nos permitirán comprender con facilidad porqué el cielo es azul.
La luz, el sol y el cielo
La luz del Sol es blanca debido a la combinación de los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta que la componen. Esto fue demostrado experimentalmente por Isaac Newton al hacer incidir un haz de luz blanca sobre un prisma, dando como producto la descomposición de la luz en los colores que podemos observar en el arcoíris. Cada color tiene una longitud de onda diferente, lo cual permite ordenarlos en la parte del espectro electromagnético visible para nuestros ojos. Es espectro de luz visible va desde los 380 nm hasta 700 nm, para las longitudes de onda cortas como el violeta, y largas como el rojo respectivamente.
Dado que el Sol es nuesta fuente de luz y calor más próxima, juega un papel muy importante. Aunque se encuentra alejado a 150 millones de kilómetros de nosotros, hace posible la vida en el planeta Tierra. Su núcleo de 15 millones de grados Celsius provoca que los átomos de hidrógeno se fusionen (combinen), formando átomos más grandes de helio y liberando fotones (partículas de luz). Por lo tanto, se liberan enormes cantidades de energía en forma de calor y luz que viajan por el espacio hacia todo el sistema solar.
Los rayos de luz emitidos por el sol llegan a la atmósfera la cual es la capa gaseosa que envuelve al planeta Tierra. Esta tiene una composición variada de elementos químicos, principalmente nitrógeno y oxígeno. Sin embargo, también se compone de Ar, CO2, ozono, Ne, He, CH4, H2 y Kr. Se divide en seis capas con base en su altura que le brinda características particulares: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera y exosfera. El cielo alberga el clima que conocemos, el oxígeno que respiramos y la capa de ozono que nos protege de los rayos ultravioleta. En las capas más externas aparecen las auroras por interacción del campo electromagnético terrestre y las tormentas solares produciendo luz.
¿Por qué el cielo es azul?
La luz proveniente del Sol choca con las moléculas que se encuentran en la atmósfera las cuales se encuentran en movimientos denominados "modos vibracionales". Cuando un fotón choca con estas partículas aumenta estos movimientos, generando la excitación de la molécula y produciendo la liberación de energía en forma de fotón, con una energía que produce una luz de cierta longitud de onda. Esto es conocido como la dispersión de Rayleigh, es decir, la luz se separa en muchas partículas pequeñas de los colores que la componen. No obstante, esto sólo afecta a la luz que tiene longitudes de onda corta. La intensidad de la radiación que es dispersada (I) es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda (λ). I=1/λ^4
Por lo tanto, al relacionar esto con la luz de longitud de onda corta como azul o violeta, estas tienen una mayor probabilidad de dispersarse que la luz roja de longitud de onda larga por ejemplo. Por lo tanto, la luz azul se reparte en todas las direcciones produciendo que los conos contenidos en nuestros ojos vean el cielo de color azul. Los tonos rojizos y amarillentos que vemos cuando el sol está en el horizonte, se deben a que ahora la luz tiene que atravesar más atmósfera.
¿Cómo funcionan nuestros ojos para ver la luz del sol?
Los componentes del ojo captan la luz mediante la retina, pero para llegar hasta ella, la luz tiene que atravesar el iris y la pupila. El primero es un diafragma que regula la cantidad de luz que ingresa. Por su parte, la segunda se adapta mediante contracciones o dilataciones de la intensidad de luz. La luz incidente para por el cristalino y finalmente llega a la retina. La retina contiene células sensoriales conocidas como bastones y conos. Los bastones proporcionan nuestra sensibilidad a la luz para distinguir los tonos de negro a blanco. Los conos se activan con la luz y permiten ver la variedad de colores que somos capaces de apreciar. Además, contienen fotopigmentos llamados iodopsina, formada por opsinas y un lípido derivado de la vitamina A. Dichas células mandan impulsos nerviosos hacia el cerebro por el nervio óptico para ser analizado.
Estas fotopsinas son sensibles a diferentes longitudes de onda, por lo tanto nos permiten ver diferentes colores. La eritropsina es sensible a longitudes de onda largas (luz roja), mientras que la cloropsina responde a longitudes de onda media (luz verde). Finalmente la cianopsina tiene sensibilidad hacia longitudes de onda pequeñas (luz azul). Sin embargo, las células de la retina que nos permiten ver, captan la luz visible del medio que es sólo un fragmento de todo el espectro electromagnético.
Gracias por leerme
Sra. Atómica.
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