¿Sabes por qué el cielo es azul? Prepárate para responder a esta pregunta porque es probable que en algún momento de la vida te enfrentes a ella. ¿Lo habías pensado? De día el cielo es azul y de noche es negro. La explicación científica es clara y tiene que ver con la refracción de la luz solar y su dispersión.
Para comprender por qué el cielo es azul, tenemos que entender la naturaleza de la luz solar y cómo interactúa con las moléculas de gas que componen la atmósfera de la Tierra.
El cielo es azul, ¿por qué?
La luz solar, que parece blanca para el ojo humano, es en realidad una mezcla de todos los colores del arco iris. Para muchos propósitos, la luz solar puede considerarse como una onda electromagnética que hace que las partículas cargadas (electrones y protones) dentro de las moléculas de aire oscilen hacia arriba y hacia abajo cuando la luz solar atraviesa la atmósfera.
Cuando esto ocurre, las cargas oscilantes producen una radiación electromagnética en la misma frecuencia que la luz solar entrante, pero repartida en todas las direcciones. Esta redirección de la luz solar entrante por parte de las moléculas de aire se denomina dispersión, según ScienticAmerican.
En concreto, este principio físico, que se llama la Dispersión de Rayleigh, es lo que le da al cielo su color. La Dispersión de Rayleigh no solo describe la dispersión de la luz solar en las moléculas del aire, sino que vale para todas las formas de radiación electromagnética y para todas las partículas que sean mucho más pequeñas que las longitudes de onda de la radiación de que se trate, según InvestigaciónyCiencia.es.
La intensidad de la luz dispersada por esas partículas es proporcional al inverso de la cuarta potencia de la longitud de onda de la luz: por lo tanto, cuanto menor sea la longitud de onda, más se dispersará la radiación.
El componente azul del espectro de la luz visible tiene longitudes de onda más cortas y frecuencias más altas que el componente rojo. Así, cuando la luz solar de todos los colores atraviesa el aire, la parte azul hace que las partículas cargadas oscilen más rápidamente que la parte roja.
Cuanto más rápida es la oscilación, más luz dispersa se produce, por lo que el azul se dispersa con más fuerza que el rojo. En el caso de las partículas, como las moléculas de aire, que son mucho más pequeñas que las longitudes de onda de la luz visible, la diferencia es dramática. La aceleración de las partículas cargadas es proporcional al cuadrado de la frecuencia, y la intensidad de la luz dispersada es proporcional al cuadrado de esta aceleración.
La intensidad de la luz dispersa es, por tanto, proporcional a la cuarta potencia de la frecuencia. El resultado es que la luz azul se dispersa en otras direcciones casi diez veces más eficazmente que la luz roja.
RESUMEN: La luz del Sol llega a la atmósfera de la Tierra y se dispersa en todas direcciones por los gases y las partículas que se encuentran en el aire. La luz azul se esparce más que el resto de los colores porque viaja en olas más cortas, más pequeñas. Este es el motivo por el cual casi siempre vemos el cielo de color azul (web educativa de la NASA.)
Cuando miramos a un punto cualquiera en el cielo, alejado del sol, solo vemos la luz que fue redirigida por la atmósfera hacia nuestra línea de visión. Como esto ocurre mucho más a menudo con la luz azul que con la roja, el cielo parece azul. En realidad, la luz violeta se dispersa un poco más que la azul. Sin embargo, una mayor parte de la luz solar que entra en la atmósfera es azul que violeta y nuestros ojos son algo más sensibles a la luz azul que a la violeta, por lo que el cielo parece azul.
Por qué el cielo cambia de color
El cielo no siempre es azul o del mismo azul y a veces lo vemos anaranjado o rojizo. Y es que, medida que el Sol va aproximándose al horizonte, la luz debe atravesar una porción de atmósfera cada vez mayor y el color de la luz se oscurece porque las longitudes de onda cortas (asociadas a los colores azul o verde), se van dispersando quedando solo las longitudes más largas.
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