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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Por qué el cielo es azul?

El cielo azul

El color azul del cielo  es un regalo de la Naturaleza para los que vivimos aquí, en la Tierra. En la Luna,  y en el espacio exterior a nuestro planeta, el cielo es totalmente  negro. El único inconveniente  es que ese regalo nos ha quitado la posibilidad de ver las estrellas durante el día. ¡Qué le vamos a hacer!

Dos cosas importantes entran en juego para conseguir el azul del cielo. La primera es la luz del Sol, y la segunda, los distintos gases y partículas que pueblan la atmósfera terrestre.

La luz del Sol es blanca y el blanco es un conjunto de todos los colores del arco iris, desde el rojo hasta el violeta. Desde el punto de vista físico, la luz blanca es un conjunto de ondas electromagnéticas de distinta frecuencia, el rojo es de frecuencia menor  que el amarillo y éste es de menor frecuencia que el azul. Lo mismo que al mirar las olas del mar distinguimos unas olas más largas que otras, las ondas de luz más largas corresponden al rojo y las más cortas al azul y al violeta.

La atmósfera contiene muchos ingredientes. Los fundamentales son moléculas de nitrógeno y de oxígeno, pero hay más aunque en menor proporción, existen otros gases como el dióxido de carbono o el argón, hay gotas de agua, cristales de hielo, partículas de polvo, polen, cenizas y cristalitos de sal de los océanos. Cada uno de esos componentes se comporta a su manera frente a la luz.

La luz parte del Sol y atraviesa el espacio vacío  que lo separa de la Tierra sin inmutarse. Cuando llega a la atmósfera terrestre, el rayo luminoso continúa su camino pero comienza a chocar con los gases y partículas que encuentra.

Si las partículas son relativamente grandes, como las gotas de agua o los cristales de hielo, todos los colores de la luz chocan y rebotan por igual en todas las direcciones. La luz reflejada o dispersada sigue siendo blanca, por esa razón vemos las nubes de ese color.

Las moléculas de los distintos gases, en cambio, son muchísimo más pequeñas que las gotas de agua o las partículas en general, y al chocar la luz  con ellas  sucede algo curioso: las ondas luminosas son absorbidas por las moléculas y vueltas a liberar en todas las direcciones pero tienen preferencias por las ondas más parecidas a su tamaño, es decir, las que se corresponden con el  color azul.

Así pues, un rayo de luz blanca  viene en línea recta desde el Sol, se interna en la atmósfera, choca contra una molécula de nitrógeno, por ejemplo, y ésta absorbe preferentemente el color azul. Un instante después, la molécula vuelve a emitir el color azul pero no lo hace en la dirección en la que lo ha recibido sino en  todas las direcciones del espacio. Si nosotros, como observadores, miramos hacia un lugar del cielo en el que no está el Sol, veremos preferentemente el color azul dispersado por las moléculas que se encuentran en esa dirección. Esto lo descubrió un físico inglés llamado Lord Rayleigh en 1871 y por eso recibe el nombre de "Dispersión de Rayleigh".

Seguramente habrán observado que el color  del cielo no es uniforme, a veces es más blanquecino, especialmente en las direcciones cercanas al horizonte. La causa se debe a que en esa dirección existe más atmósfera y, por un lado,  la luz azul es dispersada tantas  veces en su camino que pierde intensidad, y por otro, cerca de la superficie  abundan más las gotitas de agua, aunque no lleguen a formar nubes, y las partículas  que favorecen la dispersión de la  luz blanca. Ese color blanquecino del cielo es especialmente notorio  a la orilla del mar, debido a que  la concentración de gotas de agua  en el ambiente es mucho  mayor.

En la Luna no hay atmósfera y por lo tanto no existen partículas que dispersen la luz, por esa razón, el cielo es negro como el azabache y se pueden ver las estrellas en pleno día.

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