El cielo es azul porque el mar lo abraza como un espejo.
¿Por qué el cielo es azul?
1859. El científico Tydor descubrió por primera vez que la luz azul es mucho más fuerte que la luz roja. Esto es el "efecto Tydor". Unos años más tarde, el científico Rayleigh estudió este fenómeno con más detalle. Encontró que la intensidad de la dispersión era inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. Más tarde, más científicos llamaron a este fenómeno "dispersión de Rayleigh".
En aquel momento, tanto Tydor como Rayleigh creían que el cielo azul era causado por pequeñas partículas de polvo y gotas de agua en el aire, similares a las partículas de leche suspendidas en el agua. Incluso hoy en día mucha gente sigue pensando lo mismo. De hecho, no es así. Si el cielo estuviera compuesto enteramente de pequeñas partículas de polvo y gotas de agua, el color del cielo cambiaría con la humedad. De hecho, el color del cielo no cambia con la humedad a menos que esté lloviendo o se estén acumulando nubes. Más tarde, los científicos especularon que las moléculas de nitrógeno y oxígeno en el aire eran suficientes para explicar el "efecto Tydor" en el cielo. Esta suposición fue finalmente confirmada por Einstein, quien hizo cálculos detallados de este efecto de dispersión, y los resultados de los cálculos fueron consistentes con el experimento.
El cielo azul que vemos es el resultado de la dispersión selectiva de la luz visible procedente de la radiación solar incidente por parte de moléculas de aire y otras partículas. La intensidad de la dispersión está relacionada con el tamaño de las partículas. Cuando el diámetro de la partícula es menor que la longitud de onda de la luz visible, la intensidad de la dispersión es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. La luz de diferentes longitudes de onda se dispersa en diferentes proporciones, lo que también se denomina dispersión selectiva. Cuando la luz del sol ingresa a la atmósfera, las moléculas y partículas del aire (polvo, gotas de agua, cristales de hielo, etc.) dispersan la luz del sol. Entre los siete tipos de luz solar: roja, naranja, amarilla, verde, azul, índigo y violeta, la luz roja tiene la longitud de onda más larga y la luz violeta tiene la longitud de onda más corta. La luz roja con longitudes de onda más largas tiene la transmitancia más alta y la mayor parte puede penetrar directamente las partículas de la atmósfera y llegar al suelo. La luz de colores con longitudes de onda más cortas, como el azul, el índigo y el violeta, se dispersa fácilmente por las partículas de la atmósfera. Tomemos como ejemplo la luz azul (longitud de onda 0,425 μm) y la luz roja (longitud de onda 0,650 μm) en la luz solar incidente. Cuando la luz atraviesa la atmósfera, la cantidad de luz azul dispersada por las partículas de aire es aproximadamente 5,5 veces mayor que la de luz roja. Entonces, en un día despejado, el cielo es azul. Pero cuando hay niebla o nubes finas en el cielo, debido a que el diámetro de las gotas de agua es mucho mayor que la longitud de onda de la luz visible, el efecto de dispersión selectiva ya no existe y la luz de diferentes longitudes de onda se dispersará uniformemente, por lo que la El cielo aparece blanco.
Si la luz de longitud de onda corta se dispersa con más fuerza, hay que preguntarse por qué el cielo no es violeta. Una razón es que cuando la luz del sol pasa a través de la atmósfera, las moléculas de aire tienen una fuerte tasa de absorción de luz púrpura, por lo que observamos menos luz púrpura en la luz del sol, pero no está completamente ausente. Podemos observar fácilmente la luz violeta en un arco iris después de la lluvia. Otra razón tiene que ver con nuestros propios ojos. En nuestros ojos existen tres tipos de receptores llamados conos rojos, verdes y azules, que sólo son sensibles a los colores correspondientes. Cuando son estimulados por la luz externa, el sistema visual reconstruye el color de la luz en función de la intensidad de estimulación de los diferentes receptores, que es el color de los objetos que vemos. De hecho, los conos rojos y verdes también reflejan estímulos azules y violetas. Los conos rojos y verdes son estimulados por la luz solar al mismo tiempo. En este momento, los conos azules son estimulados por la luz azul y el resultado final de su combinación es azul, no violeta.