¿Por qué el cielo parece azul? ¿Por qué el color del cielo en el horizonte es diferente durante el amanecer y el atardecer?

TL: DR: Los efectos combinados de dispersión y dispersión junto con el factor de distancia contribuyen al cambio de colores en el cielo.

Se debe a las acciones combinadas y simultáneas de dos fenómenos, a saber, la dispersión y la dispersión.

Dispersión: cuando la luz que viaja en un medio entra en otro medio de diferente densidad, la luz se dobla. Esta flexión es inversamente proporcional a la longitud de onda del rayo de luz. Por lo tanto, los rayos de color se dividen o “dispersan”

Dispersión: a nivel de partículas microscópicas o atómicas o moleculares, los rayos de luz y otras ondas electromagnéticas pueden interactuar con las partículas y cambiar sus direcciones. En cierto modo, si un haz de luz enfocado se envía a un medio que tiene un gas o líquido, entonces el rayo de luz se propaga en todas las direcciones. Esto se está dispersando.
Existen varios tipos de mecanismos de dispersión, y esto se basa en la longitud de onda del rayo y el tamaño de partícula.

En nuestra atmósfera, especialmente en los niveles más altos, la densidad no es uniforme y aumenta gradualmente hacia la superficie. Esta diferencia dispersa los colores fuera de la luz. Luego viene la dispersión. Las moléculas atmosféricas y los rayos de luz son más o menos del mismo orden de magnitud en tamaño. Por lo tanto, la luz dispersa anterior se dispersa en todas las direcciones. El mecanismo de dispersión es la “dispersión de Rayleigh”, en la que la cantidad de dispersión es inversamente proporcional a la cuarta potencia de longitud de onda. Por ejemplo, un rayo de luz azul de longitud de onda de 3900 Angstroms se dispersa 16 veces más que un rayo de luz roja de longitud de onda de 7800 Angstroms.

Como resultado, el régimen de color “azul” se dispersa en todas las direcciones más fácilmente que los regímenes de color “verde” y “rojo”. Entonces, el cielo aparece generalmente en color azul.

Este color azul es específico del período solamente. Depende de la hora del día y la intensidad de la luz.

Durante el mediodía, el sol está sobre la cabeza y la distancia que tienen que recorrer los rayos de luz para llegar a la superficie es menor. Por lo tanto, alcanzan la superficie un poco más rápido. En consecuencia, debido a un período de tiempo más corto, la dispersión y dispersión son bastante menores. Es por eso que los cielos del mediodía son de un tono azul más claro en lugar de un tono azul más brillante. Por las mañanas, el amanecer transcurrió lo suficiente y antes del mediodía y por las tardes, después del mediodía y antes del atardecer, el cielo aparece con el tono azul más brillante.

Durante el amanecer y el atardecer, los rayos de luz recorren una distancia más larga para llegar a la superficie. Por lo tanto, llegan un poco más lento. En consecuencia, debido a un período de tiempo más largo, la dispersión y la dispersión son bastante más. Entonces, el color azul y el color verde se habrían dispersado tanto, que su intensidad disminuirá hasta el punto de que estos colores ya no serán visibles. Pero la luz roja, que se dispersa y dispersa menos, retiene una cantidad considerable de intensidad y llena el cielo. Es por eso que obtienes un amanecer y puesta de sol “rojizos”.

Una cosa interesante es que, antes de que el cielo se vuelva rojo durante la puesta del sol, o antes de que el cielo se vuelva azul después de la salida del sol, el cielo puede aparecer de color verde azulado. ¡Vale la pena observarlo!

Esta pregunta se ha hecho de diferentes maneras en Quora. permítanme tratar de responder esto de manera integral desde puntos de vista físicos, médicos y filosóficos.

La respuesta corta es que el cielo no es azul. Solo se ve azul debido a una deficiencia humana y una fisiología única de nuestros ojos. Lo mismo se aplica al color de los océanos y lagos.

Entonces, ¿qué es el color? El color de una luz se define por la física como la presencia de una radiación en cierta parte del espectro. Aquí están los rangos de frecuencias y longitudes de onda correspondientes a varios colores:

Entonces, cuando decimos que algo es azul, debe tener una propiedad química que absorba todas las longitudes de onda, excepto aquellas en el rango de 440-485 nanómetros. Pero aquí está lo médico. La fisiología de nuestros ojos no es así. Solo tenemos tres tipos de sensores en nuestra retina. Cada uno es más sensible a una frecuencia. Son como los colores RGB rojo-verde-azul de su pantalla digital. Si vemos solo uno, lo llamamos ese color; si vemos más de uno, lo llamamos color compuesto (por ejemplo, amarillo = verde + rojo; púrpura = rojo + azul). Aquí está la rueda de composición:

Si tiene los tres sensores activados, se verá como blanco y si ninguno de los tres colores está presente, será negro.

Ahora que nos hemos ocupado de la filosofía y los aspectos médicos, la última pieza de la física. La luz del Sol tiene todas las longitudes de onda en su espectro antes de llegar a la atmósfera. Sin embargo, el ambiente no es un medio imparcial. Dispersa más las longitudes de onda más bajas. Entonces, el azul y el violeta (no mucho violeta para empezar, pero mucho azul) se dispersan preferentemente en la atmósfera antes de llegar a la superficie de la Tierra. Para nosotros que observamos en la superficie, vemos al Sol como amarillo porque le falta el color complementario del azul. Y vemos el cielo azul ya que carece del color complementario del amarillo. Lo mismo sucede en los cuerpos de agua. El agua absorbe la luz roja 100 veces más que el azul. Entonces el agua nos parece azul. De hecho, es como el aire incoloro y transparente. Ahora, cuanto más profunda es el agua, más azul se ve y cuanto menos profunda es, más verde. Mira las imágenes aéreas de las costas y ahora sabes por qué. Aquí hay una foto del aire y el mar. ¡Estoy muy contento de que tengamos ese defecto en nuestra fisiología y podamos disfrutar de esta vista!

Editar: Gracias a las agudas observaciones y comentarios. Requiere agregar la siguiente información.

En realidad, mucho azul alcanza la superficie de la Tierra, pero menos que el rojo o el verde, por lo que nuestro cerebro lo interpreta como un color amarillo para el Sol. El sol es realmente blanco (el color de la luz fluorescente) no amarillo.

También el agua, aunque se ve incolora en un vaso, no lo es realmente. Técnicamente, una sustancia transparente que absorbe el color complementario al azul más que el azul en sí será vista como una sustancia azul. El agua líquida y el hielo sin burbujas (el agua sólida) se ajustan a la definición ya que absorben el rojo 100 veces más que el azul. Aquí está el gráfico del coeficiente de absorción frente a la longitud de onda que muestra un mínimo a 400 nm.

Sin embargo, cuando miramos un cuerpo de agua desde arriba, confiamos en que la luz penetre en el agua y se disperse allí y luego vuelva a nuestros ojos. Si el agua no se dispersó en azul, veremos la luz reflejada en el fondo del lago. Esto realmente sucede en aguas poco profundas y claras y el color que ven nuestros ojos es verde. Cuando el agua es más profunda que 900 metros, prácticamente toda la luz se absorbe y no vemos el fondo y el azul oscuro es solo la luz que se dispersa.

Hmmm …… es tranquilo interesante.

Los rayos del sol tardan casi 8 minutos y 20 segundos en alcanzar nuestra atmósfera terrestre. Los rayos del sol forman parte de VIBGYOR.

Aquí, mira esta imagen que te da la respuesta.

Como el rojo, el naranja, el amarillo y el verde tienen una longitud de onda mayor, alcanza la superficie de la tierra. El azul tiene menos longitud de onda del color anterior que puede alcanzar solo el nivel de la atmósfera.

La atmósfera se compone de gases como nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, etc., por lo que estas moléculas dispersan la luz azul que observamos que el CIELO es AZUL.

A veces en la noche podemos observar que el cielo es de color NARANJA

Esta imagen te deja claro.

Al anochecer observamos el cielo de color naranja porque, al ponerse el sol, le parece una porción horizontal. Entonces, el NARANJA que tiene una mayor longitud de onda dispersa las moléculas de aire que hacen que el cielo aparezca como NARANJA.

En NOCHE El sol se va (adiós al sol).

Ahora no hay rayos que toquen la atmósfera terrestre por eso nos parece oscuro y podemos disfrutar de las ESTRELLAS y la LUNA en el cielo. Durante el día, como los rayos azules desaparecen las estrellas .

Espero que esté claro el asunto.

Se debe a la longitud de onda de la luz. En la mañana y en la tarde, el color del horizonte cambia de rojo a naranja y amarillo. Entonces el cielo aparece azul.

¿Qué está pasando para causar esto? ¿Por qué las cosas que normalmente no son rojas aparecen rojas cuando las miras en el horizonte, desde el Sol hasta la Luna y hasta el cielo mismo?
Todo esto es culpa de la atmósfera. Entonces, ¿por qué tan diferente aquí? ¿Qué hace exactamente nuestra atmósfera? Bueno, la respuesta simple es que dispersa la luz. Sin embargo, no toda la luz es igual. La atmósfera es mejor para dispersar la luz azul, lo que significa que la luz azul se dispersa por todo el cielo con bastante facilidad. Pero es más probable que la luz roja pase directamente, por lo que las cosas parecen más rojas en el horizonte: una mayor parte de la luz azul se dispersa , mientras que la luz roja llega (principalmente) hacia usted.


Como la luz roja puede viajar una gran distancia, también podemos ver el horizonte en color rojo.

Si eres como la mayoría de las personas, te sientes feliz y entusiasmado con la hermosa escena de una puesta de sol de color rojo anaranjado. ¿Alguna vez has preguntado por qué las puestas de sol son rojas? ¿No? Bueno, sigue leyendo y aprende los conocimientos para impresionar a tu niño en edad escolar que muestra cierto interés en la ciencia …
La respuesta corta a la pregunta “¿Por qué los atardeceres son rojos” se debe a la dispersión de la luz . La luz puede considerarse como un rayo o partícula. Primero, usemos el modelo de partículas. Nuestro querido sol bombardea la tierra todos los días con toneladas de partículas de luz, llamadas fotones. Al entrar en la atmósfera de nuestro planeta Tierra, estos fotones interactúan con las moléculas en el aire. La mayor parte de nuestra atmósfera está hecha de moléculas de nitrógeno (N2). Cuando el fotón golpea una molécula de nitrógeno, se absorbe y luego se vuelve a emitir. Los físicos dirían que estos fotones promueven uno de los electrones que orbitan el núcleo de nitrógeno a un nivel superior. Pero la nueva órbita del electrón no es estable. Vuelve a su estado anterior en espiral. Al hacerlo, vuelve a emitir un fotón. Este proceso de absorción y emisión se llama dispersión de la luz.
Ahora apliquemos el modelo de rayo (u onda) a la luz. Cada ola o luz tiene una longitud de onda. Es la longitud de onda la que determina el color de la luz. La luz roja significa una longitud de onda más larga, mientras que el azul indica una longitud más corta. Ahora apliquemos nuestro modelo de longitud de onda a la dispersión: las longitudes de onda más cortas (luz azul) se dispersan más intensamente que la luz roja. De hecho, un pequeño cambio en la longitud de onda tiene un gran impacto en la dispersión. Para ser precisos, la dispersión es inversamente proporcional al cubo de la longitud de onda. En otras palabras, la luz azul más corta se dispersa mucho más intensamente que la luz roja más larga.
Usando nuestro concepto de dispersión, pensemos en una puesta de sol roja de la siguiente manera: la luz que proviene de nuestro sol como porciones iguales de luz roja y azul. Piense también en que la luz blanca del sol consiste solo en componentes azules y rojos. La luz roja brilla “directamente” a través de la atmósfera, mientras que la onda azul más corta se dispersa (se lava) y brillará en los observadores de otros lugares. En otras palabras, las puestas de sol son rojas porque la luz azul se elimina del espectro de luz total del sol. Solo queda luz roja.
Además, ahora sabes por qué el cielo es azul: estos son los fotones dispersos que cruzan nuestro cielo hasta que alcanzan nuestros ojos y no participan en las puestas de sol.

Para empezar, creo que es útil hacer una pregunta diferente primero:

¿Por qué el cielo no es negro?

Vemos algo cuando emite rayos de luz hacia nuestros ojos. El sol emite una tonelada de rayos de luz de todos los colores, pero principalmente amarillo / rojo: por lo que definitivamente esperamos ver una gran esfera amarilla brillante en el cielo. Eso explica por qué vemos el sol como amarillo. Pero, ¿por qué deberíamos ver el cielo? Con la excepción de las estrellas distantes, el cielo no emite ninguna luz directamente como lo hace el sol.

El cielo es básicamente negro, como “debería” ser, durante la noche. Pero durante el día el cielo no es negro, ¿por qué? Podemos suponer que cuando la luz viaja del sol a la atmósfera, la atmósfera debe de alguna manera redirigir la luz del sol hacia la tierra. Nuestros cerebros siempre asumen que la luz viaja en línea recta, por lo que cuando veamos esta luz solar redirigida, nos parecerá que el cielo emite luz.

Pero, ¿cómo sucede esta redirección? Resulta que las moléculas y partículas que forman la atmósfera ocasionalmente reflejan la luz en direcciones aleatorias. La cantidad a la que reflejan la luz en direcciones aleatorias depende del color de la luz. Para las moléculas y partículas en nuestra atmósfera, resulta que la luz violeta / azul se refleja en direcciones aleatorias con más frecuencia que el rojo / amarillo.

Resumen: No tenemos derecho a ver nada de la luz que viaja del sol a nuestro cielo, por lo que el cielo “debería” ser mayormente negro. Pero, vislumbramos algo de esto porque las cosas en nuestra atmósfera reflejan la luz en todas las direcciones. Es más probable que se refleje la luz azul que la luz roja / amarilla. Esto significa que la parte del rayo de luz que viaja desde el sol hasta el cielo que podemos ver es mayormente azul.

Nota

Podría tratar de explicar por qué las cosas en nuestro cielo dispersan la luz violeta / azul más que el rojo / amarillo, pero siento que este tipo de cosas se pierden. Creo que es mejor mostrar cuán normal es este tipo de reflejo dependiente del color.

Apaga la luz de tu habitación. ¿Notan que casi todo se vuelve negro? Esto implica que todas estas cosas que se volvieron negras no emitían luz propia directamente. Esto significa que debes haber estado viendo antes no su propia luz, sino la luz de tu bombilla.

Enciende la luz de tu habitación. ¿Notan cuántos colores hay en la habitación previamente negra? Pero, ¿por qué no todo es del mismo color que la bombilla? Debe ser porque cada superficie diferente refleja los diferentes colores emitidos por la bombilla más o menos fuertemente.

Durante el día, a medida que la luz del sol ingresa a la atmósfera terrestre, las moléculas de aire dispersan las longitudes de onda azules de la luz mucho más de lo que dispersan las ondas rojas. Esto es porque en realidad la luz blanca del sol es una combinación de siete colores VIBGYOR donde la longitud de onda aumenta de violeta a rojo. Como la longitud de onda del color azul es menor que la del rojo, viaja en ondas más cortas y más pequeñas y se dispersa más fácilmente por las moléculas del aire.
Recuerde que cada vez que la luz viaja y golpea algo, se refleja, se dobla o se dispersa. Dado que las moléculas de aire no pueden reflejarse o doblarse como espejos o prismas, dispersa la luz cuando golpea.
También debe tener en cuenta que durante el amanecer o la tarde, el cielo parece rojizo en lugar de azul porque la luz tiene que viajar una distancia mayor en la atmósfera, por lo tanto, la mayor parte de la luz azul ya está dispersa y ahora la luz roja está dispersa cerca de nosotros.
Entonces, es realmente la atmósfera la responsable del color del cielo. Como en la luna, donde no hay atmósfera, el cielo parece oscuro.

Por otra parte, por qué el cielo parece oscuro por la noche, la respuesta es simple. Porque la oscuridad se puede definir como la ausencia de luz (como el frío es la ausencia de calor). Tenga en cuenta que las nubes evitan que la luz nos alcance durante la lluvia. No hay luz, nada se dispersa y da color al cielo.
¡Espero que esto ayude!

Por el firmamento :

Génesis 1: 7 ” E hizo Dios el firmamento, y separó las aguas que estaban debajo del firmamento de las aguas que estaban sobre el firmamento ”

Entonces hay una superficie clara y dura allí arriba, con agua en el otro lado. Es una explicación perfecta de por qué el cielo es azul y también de dónde proviene el agua de lluvia.

Desafortunadamente, desde que se inventaron los aviones y las naves espaciales, ninguno de ellos se había topado con el Firmamento …

La explicación científica OTOH tiene que ver con la dispersión: los rayos de luz del Sol se dispersan por la atmósfera; aquellos con longitudes de onda más cortas, que son las azules, se dispersan más y son visibles en todo el cielo, mientras que aquellos con longitudes de onda más largas, que son las rojas, se dispersan mucho menos y se pueden ver de frente durante el amanecer y el atardecer. .

Puede leer todos los detalles en: Dispersión de Rayleigh – Wikipedia.

Y, por cierto, si alguna vez conoces a un literalista bíblico, pregúntale dónde se ha ido el Firmamento …

El sol originalmente produce luz blanca que está compuesta de VIBGYOR. y todos los colores tienen diferentes velocidades.
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La luz azul tiene una longitud de onda de aproximadamente 475 nm. Debido a que las longitudes de onda azules son más cortas en el espectro visible, las moléculas en la atmósfera las dispersan de manera más eficiente. Esto hace que el cielo se vea azul.
mientras

La luz roja visible tiene una longitud de onda de aproximadamente 650 nm. Al amanecer y al atardecer, los colores rojo o naranja están presentes porque las longitudes de onda asociadas con estos colores están dispersadas de manera menos eficiente por la atmósfera que los colores de longitud de onda más cortos (por ejemplo, azul y púrpura). Se ha eliminado una gran cantidad de luz azul y violeta como resultado de la dispersión y los colores de onda larga, como el rojo y el naranja, se ven más fácilmente. así que con todos los azules y verdes ya dispersos, el único color restante es el rojo, de ahí que el sol aparezca rojo 🙂
Espero haber ayudado!

En realidad, hay dos razones por las cuales el cielo es azul. Es azul durante el día porque la dispersión de Rayleigh en el aire (principalmente nitrógeno) dispersa más luz azul que roja y verde. Entonces, la luz dispersada hacia tus ojos desde el aire sobre ti parece azul, mientras que la luz del sol se ve ligeramente amarilla. Muy temprano o al final del día, a medida que el sol se pone más bajo en el cielo, debe pasar a través de más aire, por lo que al final de la tarde y temprano en la mañana la luz es más tenue y amarilla que al mediodía.

Sin embargo, si solo estuviera involucrada la dispersión de Rayleigh en un solo evento, el cielo se volvería de un color amarillo o marrón apagado en el crepúsculo, el amanecer y el atardecer, porque tan poca luz azul llegaría a lo alto que solo quedaría el rojo y el verde. Esto no sucede, por dos razones:

• En primer lugar, algo de luz se dispersa más de una vez, por lo que la luz azul que inicialmente se desvió de su camino puede dispersarse nuevamente, lo que le brinda una “segunda oportunidad” para alcanzar sus ojos.
• En segundo lugar, la Tierra tiene una capa de ozono a unos 22 km de altitud. La capa de ozono no se dispersa mucho, pero absorbe fuertemente la luz en las longitudes de onda roja y verde, dejando atrás la luz azul. Debido a que la luz de un sol bajo tiene que recorrer un largo camino a través de la capa de ozono, esta absorción tiene un impacto mucho más fuerte en el color del cielo en estos momentos, lo que resulta en un azul crepuscular tenue que tiene un tono ligeramente diferente a la luz del día cielo.

Eso se debe a la dispersión de Rayleigh .

Los fotones (de la luz solar) que ingresan a nuestra atmósfera interactúan con las moléculas del aire y se ‘ transmiten ‘ o ‘ dispersan ‘. Es una simplificación excesiva, pero básicamente los fotones transmitidos pasan directamente, mientras que los fotones dispersos se desvían fuera de curso. (¡Por favor! Sin llamas del departamento de Física Cuántica)

La clave de la dispersión de Rayleigh es que depende en gran medida de la longitud de onda. (El efecto va como la cuarta potencia inversa de la longitud de onda). Como resultado, los fotones en el extremo azul del espectro visible tienen 9 o 10 veces más probabilidades de dispersarse que los fotones en el extremo rojo.

Así que imagina que estás mirando la puesta de sol. (No es una buena idea, pero es solo un Sol teórico) Los fotones rojos son prácticamente inmunes a la dispersión de Rayleigh y atraviesan la atmósfera directamente hacia los ojos. Lo percibes como un sol ‘rojo’. Pero los fotones azules están teniendo un trabajo increíble al pasar. Están siendo dispersados ​​y dispersados ​​nuevamente y dispersados ​​nuevamente. Están rebotando por todas partes como una pelota en una máquina de pinball. Como resultado, la luz azul que finalmente llega a tus ojos parece venir desde todas las direcciones, dando así la apariencia de un cielo azul).

La luz que vemos es un tipo de radiación electromagnética. Es la parte del espectro electromagnético que perciben los ojos humanos.

La luz solar es luz blanca, lo que significa que está formada por los colores que puedes ver cuando se separan en un arco iris o un prisma. Estos colores forman el espectro visible. Cada color tiene su propia longitud de onda y frecuencia. Las olas con una longitud de onda corta, como la luz azul, transportan más energía que las ondas largas como el rojo.

Nuestra atmósfera está compuesta de moléculas de gas. Cuando la luz entra a la atmósfera, las moléculas del aire interactúan de manera diferente con las diferentes longitudes de onda. Tienen un efecto significativo solo en la luz con una longitud de onda inferior a diez veces el tamaño de las partículas de aire. Eso significa que rojo, naranja, amarillo y verde tienden a continuar el viaje juntos sin interrupciones.

Sin embargo, las partículas de aire interactúan fuertemente con las longitudes de onda más cortas de la luz, como el azul y el violeta, dispersando la luz. Esto significa que la luz es absorbida brevemente por las partículas y luego expulsada en direcciones aleatorias. Ocurre muchas, muchas veces y la luz azul llena el cielo para darle su color azul. La dispersión selectiva se llama dispersión de Rayleigh , llamada así por el físico inglés del siglo XIX Lord Rayleigh que descubrió el fenómeno.

Cuanto más aire atraviesa la luz azul, más a menudo se dispersa. Si miras el cielo directamente arriba puedes ver que es un azul más oscuro que en otros lugares. Esto se debe a que la luz ha viajado a sus ojos por el camino más corto y ha sufrido la menor dispersión. Cerca del horizonte, el azul es pálido porque la luz se ha dispersado muchas más veces en todas las direcciones.

Después de haber mostrado cómo la dispersión de Rayleigh nos da un cielo azul, te sorprenderá saber que también nos da puestas de sol rojas y una Luna rojiza durante los eclipses lunares totales. Al amanecer y al atardecer, la luz del Sol toma el largo camino a través de la atmósfera. Y durante la totalidad de un eclipse lunar, hay luz indirecta de la luz solar en la atmósfera de la Tierra. Como la luz azul se dispersa, deja los colores más rojos para viajar a través de la atmósfera. Parte de esta luz brilla en la Luna, a menudo haciendo que parezca que está cubierta de sangre.

La luz blanca es un espectro de 7 colores.

Un cielo diurno despejado y sin nubes es azul porque las moléculas en el aire dispersan la luz desde el extremo azul del espectro más de lo que dispersan la luz desde el extremo rojo del espectro. Es decir, la luz de longitud de onda corta se dispersa más que la luz de longitud de onda más larga. El resultado es que el ojo humano percibe el azul cuando mira hacia otras partes del cielo que no sean el sol.
Pero si miramos hacia el sol al atardecer, la mayor parte de la luz que vemos llega casi tangente a la superficie de la Tierra, de modo que el camino de la luz a través de la atmósfera es tan largo que gran parte de la luz azul e incluso verde se dispersa, dejando los rayos del sol y las nubes se ilumina de rojo.

una representación muy aproximada es

Lea también: radiación difusa del cielo

Un cielo diurno despejado y sin nubes es azul porque las moléculas en el aire dispersan la luz azul del sol más que la luz roja. Cuando miramos hacia el sol al atardecer, vemos colores rojo y naranja porque la luz azul se ha dispersado y lejos de la línea de visión.

La luz blanca del sol es una mezcla de todos los colores del arco iris. Esto fue demostrado por Isaac Newton, quien usó un prisma para separar los diferentes colores y así formar un espectro. Los colores de la luz se distinguen por sus diferentes longitudes de onda. La parte visible del espectro varía de luz roja con una longitud de onda de aproximadamente 720 nm, a violeta con una longitud de onda de aproximadamente 380 nm, con naranja, amarillo, verde, azul e índigo entre ellos. Los tres tipos diferentes de receptores de color en la retina del ojo humano responden más fuertemente a las longitudes de onda roja, verde y azul, dándonos nuestra visión del color.

Fuente: ¿Por qué el cielo es azul?

El cielo parece azul porque la luz del sol está dispersa en la atmósfera de la tierra y de todas las longitudes de onda, la azul es la que más se dispersa. Durante el atardecer y el amanecer, el ángulo de incidencia de la luz solar cambia a casi 0 o pi, debido a lo cual aumenta la cantidad de dispersión que enfrenta la luz solar. Además, la densidad de la atmósfera disminuye con la altura y, por lo tanto, los rayos de luz sufren una reflexión interna total. Las longitudes de onda rojas que tienen la menor frecuencia, sufren una dispersión mínima (mayor la longitud de onda, menor la dispersión) y tienen un poder de penetración máximo. Además, podemos ver el sol unos minutos antes y después de la puesta y puesta real, nuevamente debido a TIR. Ahora, durante el amanecer, las primeras longitudes de onda que nos llegan son las rojas, mientras que durante el atardecer son las últimas. De ahí la diferencia en la transición de color durante el amanecer y el atardecer.

Cuando dices ‘cielo’, probablemente quieras decir ‘la vista de la atmósfera de la Tierra durante el día’. Porque este color azul es causado por la atmósfera.

El ambiente es transparente y no tiene color por sí solo. Eso es lo que nos permite ver montañas en la distancia y ver estrellas por la noche.

Sin embargo, la luz que proviene del Sol y atraviesa la atmósfera de la Tierra sufre la dispersión de Rayleigh. Este fenómeno físico hace que la parte azul de la luz proveniente del Sol se disperse y cambie su dirección debido a la interacción de la luz con las moléculas del aire. Esta dispersión hace que parezca que cada porción de la atmósfera está emitiendo luz azul, por lo que vemos que el cielo es azul. Esto también explica por qué los objetos en la distancia (como las montañas lejanas) también se ven azulados. Es porque todo el aire entre nosotros y la montaña está dispersando la parte azul de la luz solar.

En realidad, hay dos razones por las cuales el cielo es azul. Es azul durante el día porque la dispersión de Rayleigh en el aire (principalmente nitrógeno) dispersa más luz azul que roja y verde. Entonces, la luz dispersada hacia tus ojos desde el aire sobre ti se ve azul, mientras que la luz del sol se ve ligeramente amarilla. Muy temprano o al final del día, a medida que el sol se pone más bajo en el cielo, debe pasar a través de más aire, por lo que la luz de la tarde y la mañana es más tenue y amarilla que al mediodía.

Sin embargo, si solo estuviera involucrada la dispersión de Rayleigh en un solo evento, el cielo se volvería de un color amarillo o marrón apagado en el crepúsculo, el amanecer y el atardecer, porque tan poca luz azul llegaría a lo alto que solo quedaría el rojo y el verde. Esto no sucede, por dos razones:

• En primer lugar, algo de luz se dispersa más de una vez, por lo que la luz azul que inicialmente se desvió de su camino puede dispersarse nuevamente, lo que le brinda una “segunda oportunidad” para alcanzar sus ojos.
• En segundo lugar, la Tierra tiene una capa de ozono a unos 22 km de altitud. La capa de ozono no se dispersa mucho, pero absorbe fuertemente la luz en las longitudes de onda roja y verde, dejando atrás la luz azul. Debido a que la luz de un sol bajo tiene que recorrer un largo camino a través de la capa de ozono, esta absorción tiene un impacto mucho más fuerte en el color del cielo en estos momentos, lo que resulta en un azul crepuscular tenue que tiene un tono ligeramente diferente al día cielo iluminado

La atmósfera de la Tierra está llena de partículas, lo suficientemente pequeñas como para no poder verlas. Cuando los rayos del sol entran en la atmósfera, se encuentran con estas partículas y moléculas. Este encuentro lleva a un cambio en la dirección de los rayos solares conocidos como dispersión .

La luz está compuesta de diferentes longitudes de onda, cada longitud de onda correspondiente a un color particular. La dispersión de una longitud de onda de color particular depende del tamaño de la molécula que encuentra, este proceso de dispersión selectiva también se conoce como dispersión de Rayleigh .

El aire es el agente dispersor perfecto para el color azul y violeta. Esa es la razón por la que vemos el cielo azul.

Mira el video, puede ser útil

El cielo parece azul porque la luz violeta y azul tiene una longitud de onda más corta. Debido a su longitud de onda más corta, estos colores se dispersan más en comparación con otros colores. Otros colores se dispersan igualmente en la atmósfera pero el azul y el violeta se dispersan más. Por lo tanto, el cielo debería aparecer de color violeta y azul, pero parece azul porque nuestros ojos son más sensibles al azul en comparación con el violeta.

Durante el amanecer y el atardecer , el sol aparece rojo porque durante este tiempo la luz del sol tiene que viajar más distancia para llegar a la Tierra. Debido a una mayor distancia, todos los colores se dispersan por igual, pero el rojo, el naranja y el amarillo se dispersan menos debido a su gran longitud de onda. Por lo tanto, el sol parece amarillento rojo y naranja durante el amanecer y el atardecer.

Durante el mediodía , el Sol está en la posición más cercana a la Tierra. Todos los colores se dispersan por igual. Por lo tanto, el Sol aparece blanco durante el mediodía.

(Para comprender el mecanismo de dispersión, vaya a este enlace La respuesta de Praveen Rajput a ¿Cuál es el mecanismo para la dispersión de la luz?)

“Praveen Rajput”