Todo el mundo tiene en mente el recuerdo de un amanecer o de un atardecer guardado en la memoria. Quizás sea una puesta de Sol en la zona más alta de una ciudad recién descubierta, después de perderte durante todo el día por sus calles. O un amanecer en la playa, observando cómo aparecen los primeros rayos tras el agua calmada.

Estos recuerdos nos despiertan nostalgia, nos hacen sentir pequeños frente a tanta belleza. Tienen algo mágico.

Sobre todo, lo que nos fascina son los colores que adquiere el cielo en esas horas del día. Los rojos se mezclan con naranjas y amarillos, luchando por permanecer en el cielo un suspiro más antes de que la negra noche o la claridad del azul del cielo vuelvan a ganarles la batalla.

Pero ¿por qué vemos el cielo de distinto color dependiendo de la hora del día? Resulta que, por muy mágico que nos parezca, todo es un juego de óptica.

¿De qué está hecha la luz?

El fenómeno que nos permite ver el cielo de distinto color tiene nombre propio. Se trata de la llamada “dispersión de Rayleigh”.

Pero antes de empezar a explicar en qué consiste, vamos a ver un poco mejor qué es la luz.

La luz es la suma de los distintos colores que conforman el espectro visible. Cuando un objeto refleja todos los colores, lo percibimos como blanco. Cuando absorbe unos y otros no, vemos la suma de aquellos que se ven reflejados (si refleja el rojo y el amarillo, lo veríamos naranja). Y cuando un objeto absorbe todos los colores, lo vemos negro.

Es el caso de, por ejemplo, los agujeros negros, que tienen tanta masa que absorben toda la luz que reciben. Por eso no podemos ver su interior.

Los colores se comportan como ondas y, cada uno de ellos, se diferencia porque tiene una longitud de onda distinta. Para visualizar qué es la longitud de onda, podemos imaginar que ésta se asemeja a las pequeñas olas que se forman en el agua cuando lanzamos una piedrecita. La distancia entre cada uno de los círculos alrededor del sitio donde hemos lanzado la piedra es lo que, en física, denominaríamos longitud de onda.

Esta forma de ver la luz como una onda está asociada también con una energía determinada. Por eso, decimos que los colores que tienen longitudes de onda pequeñas son más energéticos. Este es, por ejemplo, el caso del azul o el violeta. En cambio, cuando tienen longitudes de onda grandes, son colores menos energéticos, como el rojo o el naranja.

Ahora ya podemos intuir un poco de dónde vienen los colores del cielo ¿no? Vamos a ver entonces en qué consiste la dispersión de Rayleigh.

Todo depende desde donde se mire

Tras recorrer, en tan solo 8 minutos y 20 segundos, los 150.000.000 Km que separan el Sol de la Tierra, la luz llega a nuestra atmósfera.

Los rayos solares atraviesan toda esa capa de gases, agua y micropartículas, chocando en su camino con todas ellas. El tamaño de estas partículas es extremadamente pequeño, por lo que tiende a reflejar los colores con longitudes de onda más pequeñas, en este caso el violeta y el azul.

Nuestros conos oculares, aquellas células que se encuentran dentro de los ojos y nos permiten ver los colores, no pueden ver longitudes de onda tan pequeñas como las del violeta. Es por ello que, pese a que se reflejan ambos colores, nuestros ojos solo pueden ver el cielo azul.

Pero ¿qué ocurre durante el amanecer y el atardecer? La diferencia la encontramos en nuestro propio punto de observación.

Durante estos dos momentos del día, el Sol se encuentra en el horizonte, por lo que la distancia que recorre la luz hasta nuestros ojos es mayor. Como la densidad de la atmósfera recorrida también aumentará, los rayos de luz chocarán con más partículas que si llegasen desde lo alto del cielo.

Y aquí es cuando entra en juego la dispersión de Rayleigh: Los rayos de mayor energía rebotan en las partículas tantas veces que terminan disipándose en el cielo, dejando paso a los de menor energía. O sea, a los colores rojizos y amarillentos.

Por ello, cuando llegan a nuestros ojos, vemos ese espectáculo de colores cálidos. Pero, para una persona que se encuentre en otro huso horario, el cielo se verá de color azul, pese a que los rayos solares que llegan a ambos observadores sean los mismos.

Los cielos más bonitos son los más contaminados

Efectivamente, uno de los fenómenos más curiosos que ocurren en ciudades con un alto índice de contaminación son sus espectaculares atardeceres. Esto es debido a que la cantidad de partículas que se encuentran suspendidas en la atmósfera es mucho más alta de lo normal, por lo que los colores se reflejan con mayor intensidad.

Esto también ocurre de forma natural. Por ejemplo, cuando un volcán entra en erupción.

Así que seguramente, en sus últimos días, los dinosaurios vivieron los atardeceres más bonitos de la historia de la Tierra.

QUE NO TE LA CUELEN:

Como hemos dicho, el violeta también forma parte de los colores del cielo. Existen algunos seres vivos, capaces de percibir ondas más pequeñas, que sí que ven el cielo de este color.

Muchas ciudades con alto índice de contaminación se ven de color amarillo. Eso también ocurre cuando tenemos episodios de tormenta de arena procedente del desierto.

El arco iris es la difracción de la luz en todos los colores que la conforman, debido a que las partículas de agua en suspensión actúan como un prisma.

REFERENCIAS (MLA):

Bohren, Craig F., and Donald R. Huffman. Absorption and scattering of light by small particles. John Wiley & Sons, 2008.

Lilienfeld, Pedro. "A blue sky history." Optics and photonics news 15.6 (2004): 32-39.