¿Por qué el cielo es azul de día y rojizo al atardecer si la luz del Sol es la misma?

La luz del Sol parece blanca, pero lleva muchos colores mezclados

La luz del Sol se ve blanca, aunque en realidad es una mezcla de muchos colores. Cada color corresponde a una longitud de onda distinta: la luz roja tiene la longitud de onda más larga, y la azul y la violeta, mucho más corta[1].

Esto cambia la pregunta. Si el rojo ya viaja dentro de la luz blanca, el atardecer no necesita «añadir» nada. Lo que hay que explicar es qué le ocurre a la mezcla por el camino.

Las moléculas del aire desvían el azul unas seis veces más que el rojo

El aire está formado sobre todo por moléculas de nitrógeno y de oxígeno, y son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible. Cuando la luz choca con partículas tan pequeñas, las longitudes de onda cortas se desvían mucho más que las largas[1]. A este efecto se le llama dispersión de Rayleigh.

La diferencia es grande: la intensidad de la luz dispersada es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda[2]. Con valores habituales, unos 450 nanómetros para el azul y unos 700 para el rojo, la cuenta sale (700 ÷ 450)⁴ ≈ 5,9. Es decir, el azul se desvía unas seis veces más que el rojo. Es una estimación: si eliges otros dos colores, el número cambia.

«Desviar» no significa que la luz azul desaparezca. Cambia de dirección y se reparte hacia los lados, en lugar de seguir recta.

De día, el azul desviado nos llega desde todo el cielo

Con el Sol alto, la luz atraviesa poca atmósfera. Los rojos, amarillos y verdes casi siguen derechos, mientras que el azul rebota en las moléculas y se queda repartido por el cielo[3]. Por eso ves azul en todas las direcciones, incluso mirando lejos del Sol[2].

El azul del cielo no es un color que el aire «tenga» como una pintura: es la parte de la luz del Sol que el aire ha mandado en todas direcciones.

Al atardecer la luz recorre más aire y llega sin el azul

Cuando el Sol está bajo, su luz entra en la atmósfera en diagonal y atraviesa una capa de aire más gruesa[1]. Un camino más largo da más ocasiones de chocar con moléculas. El azul se va desviando hacia los lados y casi no llega en línea recta hasta ti, así que lo que alcanza tus ojos son los rojos y los naranjas[1][3].

Ya tenemos la respuesta a la pregunta del principio. El rojo no se añade: estaba en la luz desde el principio y es lo que queda cuando el azul se ha desviado por el camino. El azul de mediodía y el rojo de la tarde son dos caras del mismo efecto: una es la luz desviada, la otra es la luz que sigue su camino.

Una advertencia práctica: aunque el Sol bajo parezca menos brillante, no lo mires directamente. Los atardeceres se disfrutan mirando el color del cielo y de las nubes a su alrededor.

Si el violeta se desvía aún más que el azul, ¿por qué el cielo no es violeta?

Es una duda razonable: el violeta tiene una longitud de onda todavía más corta que el azul y debería dispersarse más. Aun así, vemos el cielo azul. El Met Office, el servicio meteorológico del Reino Unido, da dos razones: en la luz del Sol hay menos violeta que azul, y nuestros ojos son más sensibles al azul[1].

Así que el color del cielo no depende solo de cuánto se desvía cada color. Cuenta también cuánta luz de cada color trae el Sol y cómo la percibe el ojo.

En Marte ocurre al revés: de día el cielo es anaranjado y al atardecer el Sol se rodea de azul

¿Y si cambiamos el aire por otro? El 15 de abril de 2015, el rover Curiosity de la NASA, que estaba en el cráter Gale, en Marte, registró una puesta de Sol. Fue el primer atardecer que Curiosity observó en color, con su cámara Mastcam[4]. Alrededor del Sol se ve un tono azul.

La NASA lo explica con el polvo de la atmósfera marciana: sus partículas son tan finas que dejan pasar la luz azul con más eficacia que los colores de longitud de onda más larga. Por eso el azul se queda cerca de la zona del cielo donde está el Sol, mientras que el amarillo y el rojo se reparten más por el cielo. El efecto es más fuerte cerca del atardecer, cuando la luz recorre un camino más largo que a mediodía[4]. De día, según un medio divulgativo, el cielo marciano se ve anaranjado por el polvo[5].

La idea de fondo es la misma que en la Tierra: el camino largo hace más visible el efecto, y lo que importa es qué hacen las partículas con cada color. En la Tierra, las moléculas pequeñas desvían el azul y dejan pasar el rojo. En Marte, el polvo deja pasar mejor el azul. Con partículas distintas, el atardecer cambia de color.

Una comprobación en casa con un vaso de agua, unas gotas de leche y una linterna

Puedes hacer una maqueta del cielo, no una réplica exacta. Una ficha de demostración de la Universitat de València propone un experimento con agua y unas gotas de leche: la luz que dispersa el líquido es azul, mientras que la roja atraviesa toda la disolución[6].

1. Llena un vaso transparente con agua y añade unas gotas de leche. Si queda muy lechoso, usa menos.
2. Apaga las luces y ilumina el vaso con una linterna (o con la luz del teléfono), desde un lado.
3. Mira el vaso desde un lado: debería verse un tono azulado. Después mira la luz a través del vaso: el tono debería ser más anaranjado.

Es el mismo reparto que en el cielo, a pequeña escala. Usa solo la linterna y nunca apuntes la luz a los ojos de nadie. Y recuerda: para mirar un atardecer de verdad, no mires directamente al Sol.

Fuentes consultadas

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