La respuesta estándar a "¿por qué el cielo es azul?" es "dispersión de Rayleigh". Esa respuesta es correcta pero incompleta, y deja afuera la parte más interesante: si la dispersión de Rayleigh favorece el violeta más que el azul, ¿por qué el cielo no es violeta?
La dispersión de Rayleigh
La luz del sol es blanca — contiene todos los colores del espectro visible. Cuando esa luz entra a la atmósfera, choca con las moléculas de nitrógeno y oxígeno del aire.
Las moléculas de gas dispersan la luz en todas las direcciones. Pero no dispersan todos los colores igual. La dispersión de Rayleigh es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. En términos concretos: cuanto más corta la longitud de onda (más hacia el violeta/azul del espectro), más se dispersa.
El rojo tiene longitud de onda larga y se dispersa poco — viaja en línea recta. El azul tiene longitud de onda corta y se dispersa mucho — rebota en todas las direcciones. Cuando mirás el cielo en cualquier dirección que no sea el sol, ves la luz dispersada. Y la luz dispersada es principalmente azul.
Entonces ¿por qué no es violeta?
El violeta tiene longitud de onda más corta que el azul y debería dispersarse incluso más. Hay tres razones por las que el cielo parece azul y no violeta:
El sol emite menos violeta. El espectro solar no es uniforme — emite más azul que violeta en las longitudes de onda cortas.
La atmósfera absorbe parte del ultravioleta y violeta. Antes de que llegue al nivel del suelo, parte de esa luz es absorbida por las capas superiores de la atmósfera.
Los ojos humanos son menos sensibles al violeta. Los conos del ojo humano tienen picos de sensibilidad en rojo, verde y azul. Son relativamente poco sensibles al violeta. Aunque hay violeta dispersado en el cielo, el sistema visual humano lo percibe menos que el azul.
La combinación de los tres factores inclina la percepción hacia el azul.
Por qué el cielo es rojo al atardecer
Al amanecer y al atardecer, el sol está en el horizonte y la luz tiene que atravesar mucho más atmósfera para llegar a tus ojos — una trayectoria mucho más larga que cuando el sol está al cénit.
En ese recorrido largo, el azul se dispersa tanto que se pierde antes de llegar. Lo que llega es la luz de longitud de onda larga que no se dispersó: el rojo, el naranja, el amarillo.
Por eso el sol parece rojo al ponerse: no porque cambie de color, sino porque el azul fue dispersado lejos del camino directo hacia tus ojos.
Por qué Marte tiene el cielo rosado y Venus lo tiene amarillo
La dispersión depende de la composición de la atmósfera. En Marte, la atmósfera muy delgada está cargada de polvo de óxido de hierro — polvo rojo. Ese polvo dispersa la luz de manera diferente a las moléculas de gas, dando el cielo rosado-beige característico.
En Venus, la atmósfera densa de CO2 con nubes de ácido sulfúrico dispersa la luz de maneras que producen un cielo amarillento permanente.
El color del cielo es una firma de la composición atmosférica del planeta. Y el azul del nuestro, específicamente, refleja una combinación de la composición del sol, la química de nuestra atmósfera, y la biología particular de los ojos que evolucionaron en este planeta.
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Fuente original: Un Mundo Loco
Fuentes consultadas: NASA — Earth's Atmosphere · Physics Today — Why is the sky blue?
