¿POR QUE EL CIELO ES AZUL?
La belleza del cielo no es más que el resultado de la interacción de la LUZ del Sol con la atmósfera. Una cantidad de humedad, relativamente pequeña, acompañada de partículas de polvo y de ceniza es suficiente para provocar en el cielo las múltiples manifestaciones de color.
Cuando se dan condiciones atmosféricas especiales, pueden aparecer fenómenos atmosféricos cromáticos como son el Arco Iris, los Círculos de Ulloa, las Coronas solares y lunares, los Halos, Falsos Soles y Falsas Lunas y otros más "raros" (Espejismos, el Rayo Verde, la Luz Sagrada, Auroras Polares, Fuegos de San Telmo...), que son fenómenos ópticos completamente explicables. Aquí nos ocuparemos sólo del fenómeno óptico más común que es el color del cielo, en sus variadas posibles manifestaciones.
El secreto del color azul del cielo esta relacionado con la composición de la luz solar -integrada por los distintos colores del arco iris- y con la humedad de la atmósfera. (El Sol es quien se encarga de procurar al aire su humedad. Con su calor, hace que parte del agua de la superficie terrestre se evapore. En corriente invisible pero incesante, la humedad se dirige hacia el cielo desde los océanos, mares, lagos y ríos; desde el suelo, las plantas y los cuerpos de los animales y del hombre).
Para explicar el color azul del cielo, imaginemos que dejamos pasar un rayo de sol por un prisma de vidrio. La luz se abre en un abanico de colores (se dispersa) por refracción y como resultado de esta dispersión vemos una gama de colores: violeta, azul, verde, amarillo y rojo. El rayo violeta es el que se ha separado mas de la dirección del rayo blanco y ahí esta precisamente la explicación del color del cielo. La desviación es máxima para los rayos de longitud de onda corta (violeta y azul), y mínima para los de longitud de onda larga (amarillos y rojos), que casi no son desviados. Los rayos violetas y azules, una vez desviados, chocan con otras partículas de aire y nuevamente varían su trayectoria, y así sucesivamente: realizan, pues, una danza en zigzag en el seno del aire antes de alcanzar el suelo terrestre. Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo, como en forma de fina lluvia. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco desviados y van casi directamente en línea recta desde el Sol hasta nuestros ojos.
¿POR QUE LOS CREPUSCULOS SON ROJOS?
Al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera es mas largo, los rebotes sucesivos en unas partículas y otras hacen crecer la probabilidad de que la luz acabe chocando con una partícula absorbente y desaparezca, de manera que incluso la parte amarilla es afectada y difundida y solo los rayos rojos, los más direccionales, siguen un camino casi rectilíneo. De ahí el color rojo del sol poniente.
Los colores que nos ofrece el cielo en estos casos, se originan también gracias a la intervención de las moléculas existentes en el aire y de las partículas que éste tiene en suspensión "el aerosol atmosférico", que dispersan y desdoblan la luz solar de múltiples modos.
Ya antes de que el Sol se hunda en el horizonte, vemos cómo el color del cielo se vuelve más intenso, mas saturado. Mientras la luz que aparece en los alrededores del disco solar vira hacia el amarillo-rojizo y en el horizonte resulta verde-amarillenta, el azul del cielo se vuelve más violeta.
Cuando el Sol se halla a una distancia angular del horizonte de 1 ó 2°, la luz crepuscular se derrama sobre el borde del cielo. Poco a poco, el resplandor amarillo se transforma en una luz rojo-anaranjada, y, finalmente, en una luminosidad centelleante color fuego, que, algunas veces, llega a presentar el rojo color de la sangre. Cuando ya el sol ha desaparecido bajo el horizonte, se observa en el oeste del cielo un resplandor purpúreo, que alcanza su máxima intensidad cuando el Sol ha descendido unos 5° por debajo del horizonte. Encima del lugar en donde se ha puesto el Sol, separado del horizonte por una estrecha franja rojo-parda, suele verse un semicírculo cuyo color varia entre el púrpura y el rosa. Esta coloración se debe en esencia a la refracción de la luz solar en las partículas que enturbian el aire situado entre los 10 y los 20 km. de altura, y desaparece cuando ya el Sol ha llegado a los 7 ° por debajo del horizonte.
¿POR QUE LAS NUBES SON BLANCAS?
la combinación de las distintas longitudes de onda de la luz, da lugar a la llamada luz blanca. Sin embargo, la atmósfera terrrestre tiende a dispersar el azul (lo cual explica que veamos el cielo de color azul). Esto se debe a que las diminutas partículas que componen la atmósfera tienden a absorber a la luz de menor longitud de onda, mientras que permiten que el resto de longitudes de onda lumínicas pasen a su través. Un fenómeno explicado por la dispersión de Rayleigh.
Las nubes, también esparcen la luz. Sin embargo, al contrario que las pequeñas moléculas de nitrógeno y oxígeno de nuestra atmósfera, que son bastante “quisquillosas” a la hora de elegir la longitud de onda de la luz que deciden dispersar, las gotas de agua (que son más grandes) dispersan a todas las clases de luz en todas las direcciones (un fenómeno explicado por la difusión de Mie). Cuando miramos a lo alto, hacia las nubes, vemos luz roja, azúl, amarilla, naranja y verde llegando al mismo tiempo. No distinguimos cada uno de los colores individualmente puesto que todos llegan simultáneamente combinados desde un mismo punto formando luz blanca.
Así pues, podríamos decir que las gotitas de agua que componen las nubes no tienen querencia alguna por dispersar un tono en concreto (como le pasa a la atmósfera con el azul) sino que las dipersan a todas por igual, y es por eso que los conos de nuestro ojos las perciben como blancas.
Sin embargo, todos sabemos que los colores de las nubes cargadas de agua pueden ir desde el gris al casi negro. Pues bien, aunque pueda resultar confuso, la luz que nos llega desde estas nubes tormentosas sigue siendo blanca; sencillamente ocurre que hay menos cantidad de luz capaz de atravesar la nube.
Como hemos visto, la difusión de Mie esparce la luz en todas direcciones. Como las nubes de lluvia tienden a ser más anchas y más altas que las regulares, es lógico pensar que cuantas más capas de gotas de agua tiene que atravesar la luz, más probable es que esta salga reflejada hacia arriba en lugar de hacia el suelo.
¿PÓRQUE EL AGUA DE LOS LAGOS Y LOS MARES ES AZUL?
Para entender el color del mar, tenemos que comenzar primero con la pregunta: ¿de qué color es el agua? A simple vista, llenando por ejemplo un vaso de agua, todos tenemos claros que, para el ojo humano, el agua es transparente. Eso nadie puede negarlo, pero tiene sus matices.
I: Vaso de agua
Para entenderlo, lo mejor es hacer un fácil experimento. Tomamos un tubo largo y lo llenamos de agua purificada. Una vez lleno, cerramos ambos extremos con sendas ventanas transparentes. Así, si observamos cómo se refleja la luz blanca al otro lado del tubo, veremos que esta no es blanca, sino azul turquesa.
La razón de este azul turquesa se explica gracias a la absorción de parte del espectro visible por parte del agua. En realidad, las moléculas de agua en sí sólo producen absorción en la región ultravioleta del espectro, pero sus distintos modos de vibración provocan absorciones en la parte infrarroja del espectro y en la zona roja del espectro visible. Al perder el rojo del espectro visible absorbido por el agua, nos quedan los tonos más azulados.
Pero claro, la cantidad de luz absorbida por el agua depende directamente de la cantidad de agua. Esta es la razón por la cual el agua dentro de un vaso se observa transparente. Pero si en vez de un vaso de agua, tomamos una gran bañera, los tonos azulados se empiezan a vislumbrar, y con una piscina (con azulejos blancos) esa tendencia se magnifica siendo visiblemente evidente.
II: La Tierra a 36.000 km de distancia
Siguiendo este razonamiento, tenemos que las grandes masas de agua, ya sean lagos, ríos, mares u océanos, reflejan ese color azul tan característico, aunque no siempre. Cierto es que si observamos la Tierra a gran distancia, por ejemplo a 36.000 kilómetros, el color que predomina en las masas de aguas es el azul, pero se conocen algunas excepciones en las que el agua se puede ver marrón (lamentablemente la más común), amarilla o incluso roja.
Estas distintas tonalidades dependen ya de las sustancias que cada masa de agua tenga. En el primer experimento hablábamos de agua purificada, pero de sobra sabemos que es algo no presente en la naturaleza. Mares, ríos y océanos contienen multitud de sustancias orgánicas e inorgánicas que hacen variar su color.
Por ejemplo, el fino polvo rocoso hace que el agua fundida en los glaciares tenga un color azul claro. Los ríos de las grandes ciudades, a causa del barro, las arcillas y la contaminación, suelen presentar un color marrón característico. El amarillo del río Huang-Ho (más comúnmente conocido como río amarillo) proviene de las partículas en suspensión, entre las que predomina el polvo de cuarzo. Por último, las algas, de todo tipo de color, pueden pintar las masas de agua de los colores más dispares, entre los que cabría destacar el verde o el rojo.
