¿Por qué el cielo es azul?

Quiza tu seas de aquellas personas que al mirar hacia arriba, se preguntan todavía "¿Por qué es azul el cielo?". Bueno, fuera de las explicaciones teológicas o en broma, hay que hacer uso de un poco de conocimiento de física y química para entender el asunto en serio.
La atmósfera de la Tierra esta compuesta por numerosos gases, así como materiales de distinta composición química que se encuentran dispersos en ésta (en forma de sólidos o líquidos suspendidos). Aproximadamente un 78% de esta atmósfera es nitrógeno (N2), mientras que un 21% es oxígeno (O2). El 1% restante se reparte entre el argón (Ar), agua en forma de vapor, gotas microscópicas o microcristales de hielo (H2O) y otros gases, partículas sólidas de tamaño menor a una micra (una micra es una millonésima parte de un metro), pólen, cenizas, microorganismos y sal marina (proveniente de la evaporación de los oceanos).

Ahora, la radiación electromagnética que nos alcanza desde el Sol, viaja a través del espacio en forma de ondas, cuya energía dependerá de su frecuencia y longitud de onda. En particular, la luz visible (que es parte de el espectro electromagnético) se encuentra en un rango entre 350 y 850 nm, aproximadamente, y ahí se reparten los colores que por lo regular distinguimos, desde el amarillo, hasta el violeta.

Cuando la radiación electromagnética viaja a través del espacio sin ningún obstáculo, sigue trayectorias lineales. Al pasar por la atmósfera, su movimiento lineal continúa hasta que choca con una partícula sólida o una molécula de gas. Al ocurrir esta colisión, la luz puede cambiar (en su frecuencia o longitud de onda) dependiendo del tamaño del objeto con que colisiona. Ya que las gotas de agua y las partículas de polvo son por lo regular MAS GRANDES que la longitud de onda de la radiación visible, la luz puede reflejarse o dispersarse en otras direcciones, pero sin afectar notablemente el color de la misma. Sin embargo, las moléculas de los gases son menores a la radiación visible y además, parte de su energia puede ser absorbida por éstas. De esta forma, cuando la radiación interactúa con las moléculas, el color de la radiación que se refleja puede cambiar, dependiendo de qué color sea absorbido por la molécula. Estadísticamente, es mas probable que la radiación absorbida sea de alta frecuencia (azul) que de baja frecuencia (rojo), por un fenómeno denominado Dispersión de Rayleigh.

Por tanto, la dispersión de Rayleigh es la responsable del color azul del cielo. La radiación de onda corta es absorbida y dispersada en distintas direcciones, a cualquier dirección en que miremos para ser mas precisos.
Pero si miras hacia el horizonte, el color del cielo se hace más pálido, casi blanco. El color azul se va perdiendo al ocurrir una mayor cantidad de dispersiones de la radiación.

Quiza ahora te preguntes, ¿por qué los atardeceres son rojizos?
Bueno, ese es tema interesante para otra entrada en este blog.

Miguel Mendez (UDLAP).