¿Por qué el cielo es azul?

Los resultados de la espectrometría durante un vuelo nos ofrecen una visión intrigante de la composición espectral de la luz visible en el cielo

Miguel Florido, un consultor en iluminación y sistemas de control, realizó recientemente una interesante fotometría sobre la luz atmosférica durante un vuelo a poco más de 9000 metros de altura pues afortunadamente en ese momento contaba con un espectrofotómetro, una herramienta indispensable para aquellos de nosotros en el campo de la ciencia de la luz.

Según los datos recogidos, la tendencia es un aumento en el rango de los azules y, en menor medida, en los verdes. Sin embargo, ambas son superiores al rango de los rojos. A esta altura la luz se torna «muy azul» con una temperatura de color de alrededor de 19656 Kelvin, bastante más alta que los 6700K de CCT típicos que experimentamos a unos 1500 metros sobre el nivel del mar.

       
Espectrometría de la luz ambiental 9000m de altura. Miguel Florido
Espectrometría de la luz ambiental 9000m de altura. Miguel Florido

El tono azulado que caracteriza la luz a esta altura es producto de una serie de efectos físicos que surgen de la baja interacción de la luz con la composición química de la atmósfera y las partículas suspendidas presentes. A esta altura la densidad de estos componentes es mucho menor que a nivel del mar, esto significa que la luz a nuestra altura tiene que atravesar un camino con mayor saturación para llegar a nuestros ojos. Cuando los fotones de la luz interactúan con los gases y partículas de la atmósfera pueden cambiar su frecuencia lo que resulta en una longitud de onda más larga pero a expensas de una pequeña perdida de la energía.

Espectro de la luz solar
Espectro de la luz solar a nivel de suelo

Además, la luz se somete a los procesos de dispersión y refracción cuando interactúa con los componentes de la atmósfera. Este fenómeno implica un cambio en la dirección de la luz al encontrarse con las partículas causando que algunos fotones sean devueltos al espacio, algunos de estos fotones podrían transformarse en calor durante el proceso por su aumento en la longitud de onda. Curiosamente la refracción atmosférica tiene un efecto considerable en la iluminación interior que nos permite disponer de luz difusa con una temperatura de color bastante fría.

Es precisamente esta dispersión de la luz (conocida como dispersión de Rayleigh) la responsable de que el cielo sea azul. La luz solar al encontrarse con las moléculas de la atmósfera se dispersa en todas direcciones. Sin embargo, las ondas de luz de frecuencia más alta como el azul y el violeta se dispersan más que las ondas de luz de frecuencia más baja como el rojo, el naranja y el amarillo.

        
Color azul del cielo
Color azul del cielo, a la izquierda el planeta, a la derecha el espacio

Es importante recordar que todos estos fenómenos físicos son vitales para la vida en nuestro planeta ya que la atmósfera nos protege en gran medida de la luz ultravioleta perjudicial pues puede provocar cáncer de piel. Además, estos procesos dan lugar al hermoso efecto azul que a menudo observamos en el cielo resultado de que nuestro ojo es más sensible a este color.

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