¿Por qué el cielo es azul?

Una de las maravillas de los cielos es su color azul, y una pregunta que la humanidad se ha hecho desde los primeros tiempos es por la causa de este fenómeno.

La causa del mismo es la llamada dispersión de Rayleigh, que no es más que la dispersión de la luz visible por partículas cuyo tamaño es mucho menor que la longitud de onda de los fotones dispersados. Si el tamaño de las partículas es mayor que la longitud de onda, la luz no se separa y todas las longitudes de onda no se dispersan, así que todas contribuyen a que la luz siga siendo blanca.

El grado de dispersión de Rayleigh que sufre un rayo de luz depende del tamaño de las partículas y de la longitud de onda de la luz, en concreto, del coeficiente de dispersión y por lo tanto la intensidad de la luz dispersada depende inversamente de la cuarta potencia de la longitud de onda, relación conocida como Ley de Rayleigh. La dispersión de luz por partículas mayores a un décimo de la longitud de onda se explica con la teoría de Mie, que es una explicación más general de la difusión de radiación electromagnética.

En resumen, el maravilloso color del cielo no es más que el resultado de la interacción de la luz del sol con la atmósfera terrestre. La humedad y las gotas de vapor de agua, las partículas de polvo y de ceniza, provocan esos colores maravillosos de nuestros cielos.

De hecho, las partículas atmosféricas dispersan la luz violeta más que la azul, pero esta luz violeta se absorbe en la parte superior de la atmósfera y nuestros ojos son mas sensibles al azul. Al anocher y amanecer, la luz del sol atraviesa una mayor porción de atmósfera y de ahí esos colores amarillos y rojizos.

En este video se puede ver una magnífica demostración de este hecho

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El nombre de dispersión de Rayleigh es en honor a Lord Rayleigh, cuyo nombre completo era John William Strutt, tercer Barón de Rayleigh, nacido el 12 de noviembre de 1842 y fallecido le 30 de junio de 1919. Rayleigh obtuvo el Premio Nobel de Física en 1904.

Sus grandes aportaciones fueron en la teoría del sonido, y su libro de texto The Theory of Sound, es todavía un referente en las escuelas de ingeniería.

Rayleigh, como muchos científicos británicos, tenía una sólida formación en matemáticas, grado que estudió en el Trinity College de la Universidad de  Cambridge. Tiene además una faceta muy intersante como político, al ser Lord, aunque solo intervenía cuando los temas se referían a materias científicas. Desde el punto de vista religioso, era anglicano y creyente en la vida espiritual; creía en los fenómenos paranormales.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, ICSU) y Cristina Sardón (ICMAT-CSIC).