Crédito: usuario de Pixelbay LalalaB. (CC0 Dominio Público)
¿Por qué el cielo es azul? Es una pregunta habitual de los niños, y la respuesta sencilla es que la luz azul es dispersada por nuestra atmósfera más que la roja, de ahí el cielo azul. Eso es básicamente cierto, pero entonces ¿por qué no vemos un cielo violeta?
El cielo azul que observamos depende de dos factores: cómo interactúa la luz solar con la atmósfera de la Tierra y cómo perciben nuestros ojos esa luz.
Cuando la luz interactúa con nuestra atmósfera puede dispersarse, de forma similar a como una bola de billar puede chocar con otra, haciéndolas salir disparadas en diferentes direcciones. La principal forma de dispersión atmosférica se conoce como dispersión de Rayleigh. Si se imagina que los fotones rebotan en las moléculas de aire, es una aproximación. Pero los fotones y las moléculas de aire no son bolas de billar, así que hay diferencias. Una de ellas es que la cantidad de dispersión depende de la longitud de onda (o color) de la luz. Cuanto más corta es la longitud de onda, más se dispersa la luz. Como el arco iris de colores que va del rojo al violeta se corresponde con longitudes de onda de la luz que van de largas a cortas, las longitudes de onda azules más cortas se dispersan más. Así que nuestro cielo parece azul debido a toda la luz azul dispersada. Esta es también la razón por la que las puestas de sol pueden parecer rojas. La luz azul se dispersa, dejando una puesta de sol de aspecto rojizo.
Pero si ese es el caso, ¿por qué el cielo no es violeta? Claro que la luz azul se dispersa más que la roja o la verde, pero la luz violeta tiene una longitud de onda aún más corta, por lo que el violeta debería dispersarse más que el azul. ¿No debería aparecer el cielo de color violeta, o al menos de color azul violeta? Resulta que nuestro cielo es violeta, pero parece azul debido al funcionamiento de nuestros ojos.
ojo humano. Crédito: Wikipedia
No vemos longitudes de onda individuales. En cambio, las retinas de nuestros ojos tienen tres tipos de células sensibles al color conocidas como conos. Un tipo es más sensible a las longitudes de onda rojas, mientras que los otros dos son más sensibles a las longitudes de onda verdes y azules. Cuando miramos algo y la luz incide en nuestra retina, la intensidad de la señal de cada tipo de cono permite a nuestro cerebro determinar los colores que vemos. Estos colores se corresponden aproximadamente con las longitudes de onda reales que vemos, pero hay sutiles diferencias. Aunque cada tipo de cono tiene su máxima sensibilidad en el rojo, el verde o el azul, también detectan luz de otros colores. La luz con longitudes de onda «azules» es la que más estimula los conos azules, pero también estimulan un poco el rojo y el verde. Si realmente fuera la luz azul la que se dispersara más, entonces veríamos el cielo como un azul ligeramente verdoso.
No vemos el tono verdoso, sin embargo, debido a la luz violeta del cielo. El violeta es el más dispersado por la atmósfera terrestre, pero los conos azules de nuestros ojos no son tan sensibles a él. Aunque nuestros conos rojos no son buenos para ver la luz azul o violeta, son un poco más sensibles al violeta que nuestros conos verdes. Si sólo se dispersaran las longitudes de onda violetas, veríamos la luz violeta con un tinte rojizo. Pero cuando se combinan la luz azul y la violeta del cielo, el tinte verdoso del azul y el tinte rojizo del violeta son más o menos iguales, y se confunden. Así que lo que vemos es un cielo azul pálido.
En cuanto a las longitudes de onda, el cielo de la Tierra es realmente un violeta azulado. Pero debido a nuestros ojos lo vemos como azul pálido.
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Soy astrofísico, profesor y autor. Puedes encontrar la mayor parte de mi trabajo en briankoberlein.com