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El color del cielo

7 febrero, 2007
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Todos hemos visto el color azulado de los amaneceres y el rojizo que acompaña al ocaso. Uno siempre se ha cuestionado los motivos por los que la Naturaleza ha escogido estos colores para la salida y la puesta del Sol. En estos casos, siempre ha recurrido a un prisma que descompone la luz en siete colores (del violeta al rojo) que, por múltiples reflexiones, origina los consabidos colores del cielo. Pero esto no explica la aparición de esos colores determinados.De la física elemental sabemos que un cuerpo cargado eléctricamente y acelerado produce un campo electromagnético en el espacio que le rodea. Este cuerpo se dice que radia una energía electromagnética al espacio circundante (es la forma que tiene de “transmitir” ese campo electromagnético). La potencia radiada por un cuerpo no es más que la energía que transporta por unidad de tiempo a una distancia infinita.

Supongamos entonces una pequeña carga puntual que oscila con un movimiento periódico de una determinada frecuencia. Diremos que es un dipolo eléctrico. Esta carga está acelerada (al igual que un muelle que se mueve alrededor de su punto de equilibrio, lo que permite que se estire y se encoja indefinidamente). Entonces, tal y como hemos dicho, nuestra carga está radiando una potencia. Esta potencia radiada depende, entre otras cosas, de la frecuencia con la que oscile la carga y de la orientación que tenga el dipolo. De hecho, cuanto mayor sea la frecuencia, más energía electromagnética emitirá como consecuencia de la radiación emitida. En lo referente a la orientación, se tiene que justo en la dirección del movimiento del dipolo, la radiación es mínima.

Dependencia con la frecuencia.

El Sol sabemos que emite luz blanca. Esto no es más que un gran número de “luces de distintos colores” aglutinadas en un sólo paquete. Como decíamos al principio, si colocamos un prisma de forma que le incida un rayo de luz blanca, podremos observar como ésta se descompone en multitud de colores. Pues bien, sin entrar en disquisiciones sobre si la luz se comporta un cuerpo y/o una onda, diremos acertadamente que al incidir sobre los gases de la atmósfera excita las moléculas de la misma, haciendo que éstas empiecen a oscilar creando, ya lo hemos dicho, dipolos eléctricos.

¿Qué ocurrirá ahora? Cada dipolo eléctrico comenzará a radiar en todas direcciones. Pero, efectivamente, aquellos dipolos que oscilen con mayor frecuencia serán los que mas radien. Y, de todo el espectro visible, ¿cuál es el color que tiene asociado una frecuencia mayor? El azul. Es decir, las distintas “luces” del Sol incidirán sobre la atmósfera, excitando a sus átomos y haciendo que estos empiecen a radiar. Los que más lo hagan serán aquellos que tengan una frecuencia mayor: los azules. A nuestros ojos llegan todos los colores, pero el azul nos llega con más intensidad puesto que es el que más emite de todo el cielo. Es por esto por lo que vemos el color azul predominando sobre el resto.

Dependencia con la orientación.

Entonces, ¿por qué los atardeceres son rojos? Sabemos que el eje de rotación de la Tierra está parcialmente inclinado respecto de la dirección vertical. Esto hace que la luz del Sol no nos llegue perpendicularmente a nosotros, sino que forme un cierto ángulo respecto de la vertical a pleno día. Esto no nos importa demasiado. Pero, ¿qué ocurre al atardecer? En este caso los rayos del Sol nos llegan rasantes (tangentes) a la superficie de la Tierra. Los dipolos, entonces, están orientados justo en esa dirección. Y la radiación, como ya hemos dicho, se anula predominantemente para todos ellos (tanto más cuanta mayor sea la frecuencia). Debemos desplazarnos entonces al otro lado del espectro, y sólo nos queda la radiación menos energética, la asociada al color rojo. Vemos así las tonalidades más anaranjadas del cielo, hasta llegar al rojo característico del atardecer.

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