¿Por qué el cielo es azul?

Como siempre, antes de nada, debemos saber algo más sobre la atmósfera terrestre, pues esta junto con la luz están involucradas en el color del cielo. La atmósfera está compuesta principalmente por gases, entre los cuales se encuentran el oxígeno, en un 21%, el dióxido de carbono, en un 0,03% y el nitrógeno, en un 78%. Pero en la atmósfera hay más partículas en suspensión, como, por ejemplo, agua, polvo, cenizas, polen, etc.

La composición de la atmósfera puede variar en función de la localización y de las condiciones meteorológicas, pero por lo general es más densa en las partes inferiores, es decir, cerca de la superficie de la Tierra.

El cielo es azul por la dispersión de Rayleigh

La luz del sol, al chocar contra los componentes de la atmosfera, les comunica energía y las hace vibrar, lo que provoca una onda. Es similar a lo que sucede en un estanque tras el impacto de una piedra: se crea una onda que es mayor cuanta más fuerte sea el impacto. En el caso del color de la atmósfera, la clave está en la dirección que toma la luz solar al entrar en la atmósfera. Según ella, el cielo puede ser azul, lo habitual durante las horas centrales del día, o más bien rojizo-anaranjado, como al amanecer y al atardecer.

Según la teoría que Lord Rayleigh desarrolló en 1871, el cambio de color se debe a la dispersión de la luz: los rayos del sol impactan contra las moléculas de la atmósfera, rebotan y vuelven a desviarse. Y la luz azul tiene mayor probabilidad de dispersión que la luz roja. Por eso, y aunque la cantidad de luz azul dispersada es muy baja -de alrededor del 1 por ciento- la luz azul llega a casi todos los rincones del cielo mientras que los demás colores que componen la luz solar pasan de largo. Y por eso el cielo es azul.

Si choca con partículas grandes, como pueden ser el polvo o las gotas de agua, la luz se refleja o rebota en diferentes direcciones, pero todos los colores son reflejados de la misma manera, por lo que la luz sigue siendo blanca. En cambio, cuando la luz choca contra moléculas de gas, que son más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible, parte de esta luz puede ser absorbida.

El cielo no siempre es azul

La luz absorbida suele ser liberada o desprendida de la molécula que lo absorbió al cabo de un tiempo. El color liberado es el mismo color que se ha absorbido. Y en este caso, los colores de la luz se ven afectados de forma diferente ya que las frecuencias más altas (las azules) suelen absorberse con mayor facilidad que las frecuencias más bajas (los rojos).

Por lo tanto, el cielo es azul por la dispersión de Rayleigh. Cuando la luz se mueve a través de la atmósfera, las longitudes de onda más largas pasan directamente, en cambio, la mayor parte de la luz cuya longitud de onda es más corta, como es el azul, se absorbe por las moléculas de gas. Posteriormente esta luz azul es liberada en diferentes direcciones y dispersada por todo el cielo.