¿Por qué el cielo es azul y el atardecer rojo?

A menudo sucede que no nos damos cuenta de los procesos que tienen lugar a nuestro alrededor. Desde pequeños sabemos que la Tierra describe una órbita alrededor del Sol, y que la Luna a su vez gira alrededor de la Tierra. Si nos detenemos a pensar, nos resulta muy sencillo establecer una relación entre la posición de nuestro planeta y las diferentes estaciones del año.

Una pregunta típica que todos nos hemos hecho alguna vez es: ¿por qué el cielo es azul? Si profundizamos más en esta cuestión, deberíamos reformular la pregunta: ¿por qué el color del cielo “cambia” según la hora que sea? Veremos que esto ocurre debido a un fenómeno físico llamado dispersión de Rayleigh.

La luz que percibimos de una estrella, como el Sol, se denomina luz blanca. Esta luz se compone de una superposición de todos los colores, cada uno de ellos caracterizado por su longitud de onda y su frecuencia. Si haces pasar un rayo de luz a través de un prisma, veremos que esta se descompone en los colores del arco iris. La luz solar que incide sobre la Tierra debe atravesar primero la atmósfera. Como todos sabemos, la atmósfera está compuesta por una mezcla de gases, los cuales a su vez se componen de átomos de mayor o menor tamaño. Además de los átomos gaseosos, también podemos encontrar pequeñas gotas de agua en suspensión, así como minúsculas partículas de polvo y otros derivados de la polución.

Si la longitud de onda de la luz que incide es grande comparada con el tamaño de los átomos, la dispersión de los fotones que componen la luz se puede describir mediante el fenómeno conocido como dispersión de Rayleigh. La luz azul se dispersa mucho más fácilmente que la luz roja. La longitud de onda de la luz que atraviesa estas partículas es mayor que el tamaño de dichas partículas, por lo que se dan las condiciones enunciadas por Rayleigh. Luego todas esas pequeñas partículas minúsculas de vapor de agua, polvo, etc, actuarán como una especie de “prisma” dispersando la luz azul. Pero, ¿cómo podemos ver el color azul si es precisamente el que se dispersa? Sencillamente porque los rayos refractados chocan con las numerosas moléculas del aire que conforman la atmósfera, rebotando, y volviéndose a desviar de nuevo. Por lo tanto, aunque se ha dispersado poca luz azul, ésta se encuentra en todas las partes del cielo, y así lo percibe el observador.

Este podría ser el caso de las horas donde el sol está más alto, cuando los rayos solares inciden sobre la superficie terrestre con un ángulo mayor.

Pero, ¿y qué pasa con los atardeceres? En realidad, por la tarde sucedería lo mismo, si no fuera porque el Sol está bajo. En esa posición sus rayos recorren hasta 10 veces más atmósfera hasta llegar a nuestros ojos que cuando está el Sol en el cenit.

Así, los tonos azules sufren tal dispersión que no llegan a nuestros ojos mientras que el naranja, rojo y amarillo sí. Cuantas más partículas sólidas hay suspendidas en el aire más coloridos y saturados son los atardeceres.