¿Porqué el cielo es azul?

    Desde siglos anteriores se ha tratado de explicar el color de nuestro cielo.
Algunos decían que era la naturaleza de la atmófera o de las partículas contenidas en ellas el reflejar el azul y transmitir todos los demás colores del espectro. Sin embargo, nunca hubo una explicación de aquel comportamiento. Otra teoría fue la de Leonardo Da Vinci, quien propuso que el azul era la resultante de luz blanca reflejada por la atmósfera con el color negro del espacio, es decir como la combinación de ambos colores.
Newton fué uno de los que estudió el color, también trató de explicar este fenómeno, comparándolo como la misma interferencia que se producen cuando un rayo de luz choca con una superficie transparente. En el caso del cielo esta superficie eran las pequeñas partículas de agua. Hizo una analogía de el proceso antes mencionado con lo que el llamó "los anillos de Newton", descubiertos cuando experimentaba con la luz. El decía que uno de los azules obtenidos de su anillo era el mismo azul del cielo. Esta teoía basada sólo en una comparación duró 175 años.

La teoría moderna fue descrita por  Rayleigh, aunque hubo más científicos que aportaron a su estudio.
En un medio transparente y homogéneo un haz de luz pasa sin presentar cambio alguno, pero en la atmósfera se encuentran partículas (moléculas del aire, polvo, humo, etc.) que absorben parte de la luz y la remiten en otras direcciones. Este proceso se denomina dispersión y es la causante del color del cielo. Para que haya dispersión, las partículas dispersoras tienen que ser más pequeñas que la longitud de onda de la luz incidente. Este tipo de dispersión se llama dispersión de Rayleigh. La luz blanca contiene en sí todos los colores y cada color tiene una longitud de onda específico. Nuestro espectro de luz visible (colores que se captan al ojo humano) va desde el violeta (longitud de onda corto) hasta el rojo (longitud de onda largo).
Al atravesar la atmósfera los colores de longitud de onda larga sufren casi nula dispersión. A su vez, los colores de longitud de onda corta tienden a dispersarse por todo el cielo y lo que se percibe es como si el azul viniera de todas partes del cielo. En realidad, el color que más se dispersa es el violeta, pero el ojo humano es mas sensible al color azul. En contraste, lo que se percibe Sol son todas las ondas que llegaron directamente, es decir todolos los colores del espectro, menos el azul que se ha dispersado.

A medida que la mirada se aleja del sol, el azul se vuelve mas intenso, sin embargo al llegar al horizonte el azul se vuelve nuevamente menos claro. Es es  porque ahora parte de la luz es reflejada a partir de la superficie terrestre y porque la luz para llegar a nuestros ojos tiene que recorrer más distancia en la atmósfera y se dispersa más.

 

Colores al amanecer y atardecer

Tanto al salir y ponerse el sol, la luz tiene que atravezar más atmósfera, haciendo que la luz se disperse aún más. En estos casos todos los colores del espectro se dispersan, excepto el rojo que tiene la longitud de onda mas larga.

Este proceso de dispersión solo sucede cuando las partículas dispersoras son más pequeñas que las la longitud de onda de la luz. En caso contrario, la luz se refleja y refracta a modo de espejo, haciendo que la luz dispersada sea blanca. Este tipo de difusión se denomina difusión de Tyndell, y es un ejemplo de lo que sucede cuando hay presencia de nubes y niebla por ejemplo.