1. Las nubes se ven grises desde el aeropuerto, pero blancas desde el avión
En un día con posibilidad de lluvia, las nubes que miras hacia arriba desde el aeropuerto suelen verse grises o negruzcas. Pero si viajas en avión y atraviesas esa capa de nubes para salir por encima, verás que brillan en un blanco puro [1]. Las nubes no cambian de color en el camino; lo que cambia es la luz que llega a tus ojos según si miras desde abajo o desde arriba.
Cuando miras desde arriba, ves la luz solar reflejada en la superficie de la nube sin haberse debilitado mucho. Este cambio de color según la perspectiva será la clave para entender el resto. Primero, analicemos por qué las nubes son blancas en primer lugar. ¿Contienen alguna sustancia blanca especial? No. En la siguiente sección veremos de qué están hechas realmente.
2. De qué están hechas las nubes: gotas de agua transparentes
Las nubes son una gran cantidad de gotitas de agua o cristales de hielo flotando en el aire. El tamaño típico de una gota de nube tiene un radio de aproximadamente 0,01 mm. Para que esa gota se convierta en una gota de lluvia con un radio de 2 mm, su volumen debe aumentar unas 8.000.000 de veces [2]. (Recuerda que el radio y el diámetro son diferentes; el diámetro de una gota de nube es de unos 0,02 mm).
Aunque hay innumerables gotas tan pequeñas, su material es agua. El agua en un vaso es transparente, pero las nubes son blancas. Aquí está la incógnita. La página de observación de la Tierra de la NASA explica que el agua condensada, ya sea líquida o sólida, casi no absorbe la luz visible y dispersa todas las longitudes de onda por igual, lo que hace que se vea blanca [5]. [5] Esto es válido tanto para las nubes como para la nieve.
El hecho de que la luz no se absorba casi nada es una pista importante. Si la luz no desaparece al ser absorbida, debe ir a algún lado. ¿Qué le pasa a la luz cuando choca con estas gotas?
3. Por qué el cielo es azul y las nubes no: el tamaño de las partículas
El cielo es azul porque las moléculas de aire, que son partículas muy pequeñas, dispersan fuertemente la luz azul. En cambio, las gotas grandes de agua como las de las nubes dispersan todas las longitudes de onda de la luz con casi la misma intensidad [3]. [3]
Según el Observatorio de Hong Kong, las gotas de agua o hielo dentro de las nubes miden aproximadamente 10 micrómetros o más, lo cual es mucho más grande que la longitud de onda de la luz visible. Por eso, se cree que todas las longitudes de onda visibles se dispersan en casi la misma medida [4]. [4] (El radio de 0,01 mm mencionado antes equivale a 10 micrómetros).
Si solo la luz azul se dispersara fuertemente, el cielo se vería azul. Pero si todos los colores se dispersan igual, la mezcla resultante no tiene un color dominante y se ve blanquecina. Sin embargo, dispersar la luz sin elegir un color no es suficiente para crear el "blanco". La forma en que esa luz dispersada llega a nuestros ojos es la otra clave.
4. Cómo la luz que rebota muchas veces dentro de la nube forma el color blanco
La luz dentro de una nube no se dispersa solo una vez. El Observatorio de Hong Kong explica que la luz es dispersada repetidamente en todas las direcciones entre las múltiples gotas de agua o hielo. Todas las longitudes de onda dispersadas se combinan y hacen que la nube se vea blanca [4].
Resumiendo, la blancura de las nubes depende de tres factores: que el agua casi no absorbe la luz visible, que las gotas son grandes y dispersan la luz sin preferir un color, y que la luz rebota muchas veces mezclando todos los colores antes de llegar a tus ojos. No existe ninguna sustancia blanca en las nubes. El blanco nace de las gotas de agua transparentes y de cómo se dispersa la luz.
Pero si la luz sigue rebotando dentro de la nube, la cantidad de luz que llega a la base de la nube debería disminuir. En la siguiente sección analizaremos por qué la base de las nubes es oscura.
5. Por qué la base de la nube se ve gris: la misma dispersión de la luz
La Oficina de Meteorología del Reino Unido (Met Office) explica que la base gris de las nubes es el resultado de la misma dispersión que las hace blancas [3]. Cuanto más gruesa es la nube, más difícil es para la luz atravesarla, por lo que llega menos luz a la base.
Las nubes de lluvia contienen muchas gotas de nube y gotas de lluvia. La luz solar cambia de dirección continuamente al chocar con las gotas de agua, por lo que la luz que sigue en la dirección original se debilita. Por eso, la base de la nube se ve gris o negruzca [1]. El tamaño de las gotas cerca de la base también influye en el brillo.
Este gris no significa que la nube tenga un color gris añadido. Simplemente, la luz se ha reducido y la zona se ha oscurecido; el mismo mecanismo de dispersión sigue funcionando. Se cree que la base de las nubes de lluvia es especialmente oscura porque la luz rebota muchas veces y sale menos luz de la nube. Entonces, ¿cómo se ven las nubes desde lejos?
6. Por qué una nube se ve blanca desde lejos y oscura desde abajo
Cuando miras una nube esponjosa desde lejos, se ve blanca y brillante. Esto se debe a que ves la luz rebotada hacia el exterior de la nube por las numerosas gotas de agua [1]. Si esa nube pasa sobre tu cabeza y tú estás debajo, la luz solar queda bloqueada, por lo que la nube se ve negruzca [1].
Aquí está la respuesta a la situación inicial. Desde el aeropuerto, mirando hacia arriba, ves la luz debilitada por la dispersión. Si subes en avión, ves la luz solar no debilitada reflejada en la superficie superior, por lo que la nube brilla en blanco [1]. La blancura de una nube no es tanto un color de la nube en sí, sino un color determinado por la relación entre la nube, la luz y tu posición.
7. Experimento: compara la base y los bordes de una nube en un día nublado
El próximo día nublado, mira hacia el cielo y compara las partes oscuras de la base de la nube con los bordes o lados más brillantes. ¿Se ven más oscuras las zonas donde la nube parece más gruesa?
No mires directamente al sol; observa solo las nubes. Si vuelves a mirar el mismo cielo en otro momento del día, la diferencia de brillo podría cambiar. Si tienes la oportunidad de viajar en avión, observa las nubes desde la ventana y recuerda la diferencia de color con respecto a las vistas desde el suelo.