¿Por qué el cielo cambia de color? ¿Por qué el cielo es azul durante el día, rojo durante el amanecer/atardecer y negro durante la noche?
Respuestas
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Las palabras clave son Dispersión Rayleigh . Ver también radiación difusa del cielo .
Pero, de forma mucho más sencilla, tiene que ver con la forma en que la luz solar interactúa con las moléculas de aire. La luz azul se dispersa más que la roja, por lo que durante el día, cuando miramos a partes del cielo alejadas del sol, vemos más azul que rojo. Durante el atardecer o el amanecer, la mayor parte de la luz del sol viene hacia la tierra en un ángulo agudo, por lo que ahora la luz azul se dispersa en su mayor parte, y vemos principalmente la luz roja.
Leos Ondra
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Aquí está mi texto más antiguo "Mezcla tu propia nebulosa de reflexión" que describe un experimento relacionado:
"El proceso físico que causa el color azul de las nebulosas de polvo (como las de las Pléyades) puede demostrarse mediante un espléndido experimento mencionado en Las conferencias de Feynman sobre física . Sólo necesitas un vaso de precipitados (o un vaso normal) y dos sustancias químicas comunes, ácido sulfúrico diluido ( $\mathrm{H_2SO_4}$ ) y tiosulfato de sodio ( $\mathrm{Na_2S_2O_3}$ ) - hipo, utilizado en fotografía para fijar las películas reveladas. Hay que tener cuidado al manipular el ácido: aunque esté diluido, sigue siendo cáustico. El otro pequeño inconveniente de la demostración es que esta reacción química produce un óxido de azufre maloliente, pero afortunadamente en una cantidad insignificante.
Si se mezclan tres cucharaditas de tiosulfato en un litro de agua y se añaden una docena de gotas del ácido, se obtiene un líquido transparente e incoloro que no tiene un aspecto muy notable. Sin embargo, al cabo de unos segundos, se vuelve azul claro. El color primero se vuelve más brillante, luego se desvanece y, finalmente, el líquido adquiere un aspecto lechoso, siendo turbio y blanco (si es amarillo, el ácido o la solución de tiosulfato estaban demasiado concentrados y hay que repetir el experimento).
Estos cambios se deben a la dispersión de la luz blanca en los granos de azufre que se van eliminando de la mezcla y van aumentando de tamaño. Al principio, son diminutos y la intensidad de la luz dispersada es inversamente proporcional a la cuarta potencia de su longitud de onda. Esto significa que la luz azul con una longitud de onda de 450 nm es preferida a la luz roja, que suele tener una longitud de onda de 650 nm, por un factor de $(\frac{650}{450})^4$ , aproximadamente 4,4. El mismo proceso, llamado dispersión Rayleigh, es el responsable del color azul cielo de la atmósfera terrestre. En este caso, la luz solar se dispersa por otro tipo de inhomogeneidad, las fluctuaciones microscópicas de densidad que surgen del movimiento térmico caótico de las moléculas. Cuando las dimensiones de las motas son comparables a la longitud de onda, la dispersión sigue siendo selectiva, pero no tanto. Aproximadamente, la intensidad de la luz dispersada es ahora inversamente proporcional a la propia longitud de onda. Esto se aplica a las partículas de polvo de las nebulosas de reflexión y al humo de los cigarrillos. Al final, los granos de azufre son tan grandes que ya no favorecen ninguna longitud de onda concreta del espectro óptico y la luz dispersa es blanca. Un ejemplo cotidiano son las gotas de agua en las nubes iluminadas por el sol.
Para que la demostración sea realmente impresionante, coloca el vaso de precipitados en un retroproyector y enmascara el resto con una lámina de cartón opaco, dejando un agujero en el que quepa el fondo del vaso. Esta disposición garantiza una iluminación ideal, ya que permite ver cómo la luz que atraviesa la solución aparece como un punto brillante en una pantalla. Al empobrecerse cada vez más del constituyente azul, que se dispersa a un lado, pasa del blanco al rojo, pasando por el amarillo y el naranja, y finalmente se desvanece, al igual que el sol que se pone en la bruma del atardecer. Un enrojecimiento similar (en realidad un desazulamiento, como señala David Malin) afecta a la luz de las estrellas observadas a través del polvo interestelar".
Me temo que los retroproyectores, un dispositivo óptico muy utilizado por los profesores en los años 90, cuando se escribió este artículo, han desaparecido. ¿Alguna idea de un sustituto?
Jack B Nimble
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El Dispersión Rayleigh es un elemento de la solución, ya que j.c. explicada.
Sin embargo, cuando hay polvo en el aire (por ejemplo, después de que un volcán envíe enormes cantidades de pequeñas partículas de roca al cielo, como ocurrió con Eyjafjallajökull o por las partículas de arena o de humo), es posible que haya notado que las puestas de sol resultan más coloridas.
Esto se debe a otro efecto de dispersión de la luz relacionado, conocido como Efecto Tyndall .
jamesaharvey
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Como el sol está bajo en el horizonte, la luz solar atraviesa más aire al atardecer y al amanecer que durante el día, cuando el sol está más alto en el cielo. Más atmósfera significa más moléculas que dispersan la luz azul y violeta lejos de tus ojos. Si el camino es lo suficientemente largo, toda la luz azul y violeta se dispersa fuera de tu línea de visión. Los demás colores siguen su camino hacia los ojos. Por eso las puestas de sol suelen ser amarillas, naranjas y rojas.
Y como el rojo tiene la mayor longitud de onda de cualquier luz visible, el sol es rojo cuando está en el horizonte, donde su larguísima trayectoria a través de la atmósfera bloquea todos los demás colores.
Stefan
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Me gustaría destacar este vídeo de minutephysics: https://www.youtube.com/watch?v=R5P6O0pDyMU
hasta ahora la mejor y más simple explicación del color del cielo. Tiene en cuenta también la teoría del color (no la física de partículas, por supuesto) y no sólo la dispersión.
