Por qué el cielo es azul y los atardeceres son rojos

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El cielo parece azul durante el día, mientras que los amaneceres y atardeceres a menudo brillan con rojos y naranjas. Este fenómeno se debe principalmente a cómo la luz solar interactúa con la atmósfera de la Tierra, un proceso conocido como dispersión de Rayleigh [1].

El cielo azul

La luz solar, que parece blanca a nuestros ojos, está compuesta en realidad por todos los colores del arco iris, cada uno con una longitud de onda diferente [2]. La atmósfera de la Tierra contiene diminutas moléculas de gas, principalmente nitrógeno y oxígeno [1]. Cuando la luz solar entra en la atmósfera, estas diminutas moléculas dispersan la luz en todas direcciones [2].

La dispersión de Rayleigh dicta que las longitudes de onda más cortas de la luz se dispersan mucho más eficientemente que las longitudes de onda más largas [1]. La luz azul y violeta tienen las longitudes de onda más cortas del espectro visible, lo que significa que son dispersadas con mucha más intensidad por las moléculas atmosféricas [3]. Debido a que la luz azul se dispersa por todo el cielo, hace que el cielo parezca azul a nuestros ojos www.nesdis.noaa.gov.

Aunque la luz violeta tiene una longitud de onda aún más corta que la azul y se dispersa con más intensidad, nuestros ojos son más sensibles a la luz azul. Además, parte de la luz violeta es absorbida en la atmósfera superior, razón por la cual percibimos el cielo como azul en lugar de violeta [4].

Atardeceres rojos

En el amanecer y el atardecer, el sol está bajo en el horizonte, lo que significa que su luz viaja a través de un espesor mucho mayor de la atmósfera terrestre para llegar a nuestros ojos weather.metoffice.gov.uk. A lo largo de este camino más largo, casi toda la luz azul y violeta se dispersa, quedando efectivamente filtrada www.nesdis.noaa.gov.

Lo que queda para viajar directamente a través de la atmósfera hasta nuestros ojos son los colores de longitud de onda más larga: rojo, naranja y amarillo. Estos colores se dispersan con mucha menos eficiencia y pueden penetrar la capa atmosférica más gruesa de forma más directa, resultando en los dramáticos rojos y naranjas que se ven durante los amaneceres y atardeceres weather.metoffice.gov.uk www.nesdis.noaa.gov.

Impacto de la contaminación y el polvo

La contaminación del aire y el polvo pueden alterar significativamente los colores de los amaneceres y atardeceres [2, 7]. Partículas como el polvo, el humo y los aerosoles de la contaminación son generalmente más grandes que las moléculas de gas en una atmósfera limpia. Estas partículas más grandes también dispersan la luz y, si están presentes en cantidades moderadas, pueden potenciar la dispersión de la luz azul, dando lugar a tonalidades rojas y naranjas aún más vívidas [2]. Sin embargo, cantidades excesivas de partículas grandes o muy numerosas pueden dispersar todas las longitudes de onda de la luz indiscriminadamente, haciendo que el cielo parezca brumoso o apagado [2].

Cielos en otros mundos

Los planetas sin una atmósfera sustancial, como la Luna, tienen un cielo negro incluso durante el día porque no hay moléculas que dispersen la luz solar [8]. En Marte, el cielo es típicamente de color caramelo, marrón amarillento o naranja rojizo debido al polvo fino omnipresente en su delgada atmósfera [8]. Este polvo marciano, rico en óxidos de hierro, absorbe la luz azul y dispersa la luz roja y amarilla más eficazmente. Curiosamente, los amaneceres y atardeceres marcianos pueden parecer azulados alrededor del sol porque el polvo dispersa la luz azul hacia adelante, en dirección al observador, cuando el sol está bajo en el horizonte [8].