El color del cielo

Hoy quiero contarles acerca del color del cielo. Parece una verdad de Perogrullo, me dirían, porque el cielo es azul. Sí, pero al mismo tiempo, no.

Para explicar esta respuesta, hay que primero conocer un poco más lo que es la luz. Lo que llamamos luz es algo muy especial, es energía que se transmite, y muy especial porque es a la vez partícula y onda. Y no siempre la vemos. El ojo humano solo puede captar lo que llamamos luz visible.

Cuando la luz la consideramos como onda, tiene por supuesto una longitud de onda. Esas ondas son captadas por la retina en nuestros ojos y transmitidas al cerebro, que la ve como colores del espectro, que llamamos, visible:  desde el rojo, el cual es una onda más larga, pasando por el naranja, el amarillo, el verde, el azul y el violeta (que es la longitud más corta que podemos ver).

Pero hay que decir que el espectro electromagnético está compuesto desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la radiación ultravioleta, entonces viene la luz visible, de la que les hablé en el párrafo anterior, y después la radiación infrarroja, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Como puede apreciarse, una gran parte del espectro no lo podemos ver, pero pueden surtir efecto cuando absorbemos esas radiaciones, e incluso efectos nocivos. Pero eso sería objeto de otro comentario. Volvamos a la luz visible.

Cuando se unen todos los colores del espectro visible, tenemos luz blanca, si no hay radiación visible, tenemos el negro. Por tanto, ni el blanco ni el negro son propiamente colores, sino lo que hace nuestro cerebro con la unión de todos los colores o ausencia de estos.

¿Cómo vieron el cielo los astronautas cuando estaban en la superficie de la Luna? Miren una fotografía. Lo vieron negro. Sin embargo, el sol iluminaba toda la superficie.

Lo que ocurre en este caso es que la radiación lumínica no necesita medio para transportarse, pero es totalmente invisible si no tiene algún cuerpo que la refleje, absorba o disperse. Es fácil, entonces, comprender cómo, la luz emitida desde el Sol, que viaja en línea recta y es tan luminosa, no produce cambios en el espacio, quedando éste como un lugar oscuro. Y es básicamente, porque como les decía, no hay atmósfera, ni por tanto moléculas que dispersen la luz, ni en el espacio ni en La Luna, sino que la luz viaja en el más puro vacío. Y al no tener nada que la refleje o la disperse, es como si no hubiera luz. Por ello, en La Luna, y en el espacio, el cielo se ve negro, y sobre ese fondo brillan las estrellas, planetas y otros objetos celestes.

En La Tierra, está la atmósfera que rodea a nuestro planeta, la cual está compuesta principalmente por nitrógeno (~78%), oxígeno (~21%), argón (~0,9%), dióxido de carbono (~0,04%) y trazas de otros gases.

Cuando la luz atraviesa las capas de la atmósfera se da un fenómeno conocido como la "dispersión de Rayleigh". Ocurre que cuando la luz del Sol atraviesa la atmósfera para llegar hasta nosotros, la mayor parte de la luz roja, anaranjada y amarilla la atraviesa casi sin ser afectada, son las que presentan longitudes de onda largas. Pero una buena parte de la luz de longitudes de onda más cortas es dispersada por las moléculas gaseosas del aire, en nuestro caso, fundamentalmente por el nitrógeno. Por ello, en cualquier parte del cielo a la que miremos, estaremos viendo algo de esa luz dispersada, que es precisamente azul, y por esa razón vemos que el cielo es de ese color. En cambio, la luz que nos llega directamente del Sol perdió ya parte de su color azul, por eso se ve amarillenta.

En el caso del amanecer y el atardecer, la luz solar nos llega desde cerca del horizonte, por ello, la luz tiene que atravesar un mayor grosor de la atmósfera, una mayor cantidad de atmósfera, y en este caso las longitudes de onda cortas (asociadas a los colores azul o verde), se van dispersando más y más, quedando solo las longitudes más largas, las que vemos como color rojo, rojizo o anaranjado. Por esta razón es posible ver en La Tierra esos bellos amaneceres y atardeceres, que tanto gustan a todos, entre ellos especialmente a los fotógrafos, que las han denominado “las horas doradas”.

¿Sería igual en otros planetas? Si la composición atmosférica es distinta a la de La Tierra, como seguro que lo es, no sería igual. Tomemos por caso el vecino planeta Marte.

Marte Tiene una atmósfera mucho más tenue que la de la Tierra. La presión que ejerce la atmósfera sobre la superficie es de unas 100 veces menor a la que sentimos en nuestro planeta. Dicha atmósfera se encuentra compuesta principalmente por dióxido de carbono (~96%). También contiene nitrógeno, pero en proporción muy pequeña respecto a la de La Tierra (~1,7%), argón (0,6%), oxígeno (0.12%), monóxido de carbono (~0,07%), vapor de agua (~0,03%), óxido nítrico (~0,013%), entre otros gases. Como se observa, predomina en dióxido de carbono.

Pero, aparte de esa atmósfera, Marte presenta una superficie cubierta de polvo, que los vientos fuertes y las tormentas de polvo que soplan en ese planeta, esparcen por toda la atmósfera, lo que hacen que la atmósfera se torne rojiza. Vean esta fotografía de la superficie marciana.

Entonces, ¿se verían en el planeta Marte los bellos atardeceres rojos de nuestro planeta la Tierra? ¿Qué creen Uds.? Pues, aunque la atmósfera sea rojiza, los atardeceres y amaneceres se verían… azules.

Esta imagen que se muestra más arriba, fue la primera puesta de sol observada en color por el rover Curiosity de la NASA en la superficie marciana. Las imágenes provienen de la cámara del ojo izquierdo de la cámara del mástil del rover (Mastcam). El color se ha calibrado y equilibrado el blanco para eliminar los artefactos de la cámara. Mastcam ve el color de manera muy similar a lo que ven los ojos humanos, aunque en realidad es un poco menos sensible al azul que los humanos. Un humano lo vería, por tanto, algo más azul. El equipo de imágenes del rover reunió una secuencia de cuatro imágenes de la puesta de sol en un lapso de 6 minutos y 51 segundos.

¿Por qué azul? Es que el polvo en la atmósfera marciana tiene partículas finas que hacen que la luz azul penetre en la atmósfera de manera más eficiente que los colores de longitud de onda más larga. Eso hace que los colores azules en la luz proveniente del Sol permanezcan más cerca de la parte del cielo en la que está situado el Sol, en comparación con la dispersión más amplia de colores amarillo y rojo.

El efecto es todavía más pronunciado cerca de la puesta o la salida del Sol, cuando la luz del Astro Rey pasa a través de un camino más largo en la atmósfera que al mediodía. En la Tierra, la coloración sería roja, pero en Marte es azul.