¿Porque el cielo es azul?

El cielo es azul en un día soleado, pero rojo o naranja al amanecer y al atardecer. Los diferentes colores son causados ​​por la dispersión de la luz en la atmósfera de la Tierra. Aquí hay un experimento simple que puede hacer para ver cómo funciona esto:

Cielo azul - Materiales rojos del atardecer

Solo necesita unos pocos materiales simples para este proyecto meteorológico:

• Agua
• Leche
• Contenedor transparente con lados planos y paralelos.
• Linterna o luz del teléfono celular

Un pequeño acuario rectangular funciona bien para este experimento. Pruebe con un tanque de 2-1 / 2 galones o 5 galones. Cualquier otro recipiente cuadrado o rectangular de vidrio transparente o plástico funcionará.

Conduce el experimento

1. Llene el recipiente con aproximadamente 3/4 de agua. Encienda la linterna y manténgala plana contra el costado del contenedor. Probablemente no podrá ver el haz de la linterna, aunque puede ver destellos brillantes donde la luz golpea el polvo, las burbujas de aire u otras partículas pequeñas en el agua. Esto es muy parecido a cómo viaja la luz solar a través del espacio..
2. Agregue aproximadamente 1/4 taza de leche (para un recipiente de 2-1 / 2 galones, aumente la cantidad de leche para un recipiente más grande). Revuelva la leche en el recipiente para mezclarla con agua. Ahora, si enciende la linterna contra el costado del tanque, puede ver el haz de luz en el agua. Las partículas de la leche están dispersando la luz. Examine el contenedor desde todos los lados. Tenga en cuenta que si mira el contenedor desde un lado, el haz de la linterna se ve ligeramente azul, mientras que el extremo de la linterna aparece ligeramente amarillo.
3. Agregue más leche al agua. A medida que aumenta el número de partículas en el agua, la luz de la linterna se dispersa más fuertemente. El rayo parece aún más azul, mientras que el camino del rayo más alejado de la linterna va de amarillo a naranja. Si miras a la linterna desde el otro lado del tanque, parece que es naranja o rojo, en lugar de blanco. El rayo también parece extenderse cuando cruza el contenedor. El extremo azul, donde hay algunas partículas que dispersan la luz, es como el cielo en un día despejado. El extremo naranja es como el cielo cerca del amanecer o el atardecer..

Cómo funciona

La luz viaja en línea recta hasta que encuentra partículas que la desvían o dispersan. En aire puro o agua, no se puede ver un rayo de luz y viaja a lo largo de un camino recto. Cuando hay partículas en el aire o en el agua, como polvo, cenizas, hielo o gotas de agua, los bordes de las partículas dispersan la luz..

La leche es un coloide, que contiene pequeñas partículas de grasa y proteína. Mezcladas con agua, las partículas dispersan la luz tanto como el polvo dispersa la luz en la atmósfera. La luz se dispersa de manera diferente, dependiendo de su color o longitud de onda. La luz azul se dispersa más, mientras que la luz naranja y roja se dispersa menos. Mirar el cielo durante el día es como ver un haz de linterna desde un lado: ves la luz azul dispersa. Mirar el amanecer o el atardecer es como mirar directamente al haz de la linterna: ves la luz que no está dispersa, que es naranja y roja.

¿Qué diferencia al amanecer y al atardecer del cielo diurno? Es la cantidad de atmósfera que la luz solar debe atravesar antes de que llegue a los ojos. Si piensa en la atmósfera como un recubrimiento que cubre la Tierra, la luz solar al mediodía atraviesa la parte más delgada del recubrimiento (que tiene el menor número de partículas). La luz del sol al amanecer y al atardecer tiene que tomar un camino lateral hacia el mismo punto, a través de mucho más "recubrimiento", lo que significa que hay muchas más partículas que pueden dispersar la luz..

Si bien se producen varios tipos de dispersión en la atmósfera de la Tierra, la dispersión de Rayleigh es la principal responsable del azul del cielo durante el día y del tono rojizo del sol naciente y poniente. El efecto Tyndall también entra en juego, pero no es la causa del color del cielo azul porque las moléculas en el aire son más pequeñas que las longitudes de onda de la luz visible..

Fuentes

• Smith, Glenn S. (2005). "Visión del color humano y el color azul insaturado del cielo diurno". Revista estadounidense de física. 73 (7): 590-97. doi: 10.1119 / 1.1858479
• Young, Andrew T. (1981). "La dispersión de Rayleigh". Óptica Aplicada. 20 (4): 533-5. doi: 10.1364 / AO.20.000533