Juegos de Luz y Color en el cielo

¿Cuántas veces miras el cielo al cabo del día?, ¿te has preguntado alguna vez por qué el cielo es azul, o rojo al atardecer?, ¿has querido alguna vez perseguir el comienzo de un arco iris?.

Si te sientes identificado de alguna forma con estás preguntas y te gustaría saber más, te invito a disfrutar en las siguientes lineas de todo un espectáculo visual.

Comencemos por lo básico, el color azul del cielo. La luz es una forma de energía que se transmite en ondas de diferentes longitudes de onda. La longitud de onda es la distancia entre dos "crestas" sucesivas de una onda.

En el vacío, la luz viaja en línea recta y sin nada que la perturbe. Al penetrar en la atmósfera, la luz puede incidir sobre un grano de polvo o en una molécula. Cuando una onda luminosa choca con una molécula, ésta puede absorber la luz, y luego la emite en cualquier otra dirección. Este fenómeno se llama dispersión. Pero las moléculas son mucho más eficientes para dispersar la luz de longitud de onda corta (azul) que la luz de longitud de onda larga (rojo). Este proceso fue estudiado por el físico Lord John Rayleigh hacia 1870, por eso se lo conoce como "dispersión Rayleigh".

Cuando la luz del Sol atraviesa la atmósfera para llegar hasta nosotros, la mayor parte de la luz roja, anaranjada y amarilla (longitudes de onda largas) pasa sin ser casi afectada. Sin embargo, buena parte de la luz de longitudes de onda más cortas es dispersada por las moléculas gaseosas del aire. A cualquier parte del cielo que miremos, estaremos viendo algo de esa luz dispersada, que es azul, y por eso el cielo es de ese color. En cambio, la luz que nos llega directamente del Sol perdió parte de su color azul, por eso el Sol se ve amarillento.

A medida que el Sol está más cerca del horizonte, la luz debe atravesar una porción de atmósfera cada vez mayor para llegar a nosotros (recordemos que la atmósfera es muy delgada comparada con el radio terrestre). El color del Sol va cambiando primero a anaranjado, luego a rojo. Esto se debe a que se van dispersando cada vez más las longitudes de onda cortas (azul, verde), y sólo nos llega la luz más roja.



Pero aquí no para toda la magia del cielo, los juegos de luces generados por la iteracción de los rayos del sol con nuestra atmósfera son innumerables.

Arco Iris - El arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas partículas de humedad contenidas en la atmósfera terrestre.
La forma es la de un arco multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia la interior. Menos frecuente es el arco iris doble, el cual incluye un segundo arco más tenue con los colores invertidos, es decir el rojo hacia el interior y el violeta hacia el exterior.

Rayo Verde - cuando el disco solar se esconde sobre una superficie muy llana (por ejemplo el mar), sus últimos rayos quedan muy refractados por la baja atmósfera de tal manera que sólo llegan hasta el ojo del observador los colores amarillo y verde; en este instante se aprecia como un destello amarillo-verdoso justo en el instante de ocultarse la parte superior del sol.

Halos - Aunque tan magníficos espectáculos se dan a veces en las puestas o salidas de Sol invernales, son más frecuentes en los amaneceres fríos. En el Ártico y en el Antártico resultan habituales, y esto es así porque en esta ocasión los responsables del efecto óptico son los cristales de hielo en suspensión en la atmósfera.

a) Halos débilmente coloridos con los tintes del arco iris, en los cuales el rojo siempre es el más cercano al Sol. Ejemplos de estos son los soles ficticios (Sundogs, Parhelios).

b) Halos sin color (blancos), que se deben a la reflexión de los rayos solares en las caras de los cristales de hielo. Ejemplos de estos son los Círculos Horizontales, los pilares, etcétera.

Coronas - Las coronas se producen por la difracción de la luz proveniente del sol o de la luna debido las finísimas gotas de agua de una nube. Las coronas se componen de una serie de anillos concentricos alrededor de la luna o del sol y de una aureola central brillante.

Rayos crepusculares/anticrepusculares - aparecen cerca del crepúsculo (el período después de la puesta del Sol o antes de la salida del Sol). Los rayos crepusculares son sombras de nubes distantes situadas en o por debajo del horizonte -o montaña- proyectadas en el cielo por el Sol cuando
está bajo. Estas bandas alternas oscuras e iluminadas (nubes y luz esparcida de los rayos solares, respectivamente) parecen divergir, extendiéndose hacia fuera y hacia abajo de la ubicación del Sol.

Luz Zodiacal - Son tenues pero significativas áreas de luz, aunque no tan luminosas como la Vía Láctea, extendidas sobre el horizonte con una forma triangular y mucho después de la puesta de Sol. Dado que el resplandor es débil, pueden verse estrellas a través del mismo. La luz zodiacal corresponde a partículas de polvo que están esparcidas en forma de disco alrededor del Sol. A pesar que en realidad estas partículas cubren todo el cielo, su presencia sólo es evidente en el plano del horizonte. Debido a que se ve en la eclíptica, banda donde pasan las constelaciones zodiacales, es que el resplandor recibe su nombre.


Hasta ahora todos los fenómenos expuestos, se deben a efectos de refracción y/o reflexión de la luz, pero aún nos quedan más fenómenos aún más espectaculares si cabe debidos a fenómenos eléctricos y que podemos llamar electrometeoros, dentro de este grupo están las auroras polares, los rayos y los Fuegos de San Telmo.

Auroras Polares - El Sol, está emitiendo continuamente partículas cargadas: protones, con carga positiva, y electrones, con carga negativa. Ese flujo de partículas constituye el denominado viento solar. Normalmente, el campo magnético de la tierra o magnetosfera nos proteje de este viento, pero de vez en cuando se produce una fulguración solar que hace que aumente el número de protones y electornes del viento haciendo que algunos se filtren a través de la magnetosfera. Estas filtraciones se producen en aquellos lugares en donde la magnetosfera es más débil, es decir, en los polos. Las partículas atrapadas en la magnetosfera colisionan con los átomos y moléculas de la atmósfera de la Tierra, el aporte de energía proporcionado por las partículas perturba a esos átomos y moléculas, llevándolos a estados excitados de energía. Al cabo de un tiempo muy pequeño, del orden de las millonésimas de segundo o incluso menor, los átomos y moléculas vuelven a su estado normal, y devuelven la energía en forma de luz. Esa luz es la que vemos desde el suelo y denominamos “aurora”. Se le llama aurora boreal cuando se observa este fenómeno en el hemisferio norte y aurora austral cuando es observado en el hemisferio sur.

Rayos - La mayoría de rayos se descargan dentro de las propias nubes. Tan sólo uno de cada 10 relámpagos son del tipo “de la nube al suelo”. En efecto, el aire se comporta como un aislante. Sin embargo, la energía eléctrica de las nubes puede abrir canales de aire cargado eléctricamente, que permiten al relámpago descargarse. Así, a través de ese canal, el rayo descargará una corriente eléctrica desde la nube al suelo. La corriente es tan intensa que calentará decenas de miles de grados el aire por el que pasa. Esto hará brillar el aire, liberando mucha energía en forma de luz, y generando el relámpago. Por otro lado, la expansión violenta del aire provocará una onda de sonido, que no es nada más que el trueno que oímos.

Fuegos de San Telmo - Son brillos verdosos o azulados que aparecen sobre objetos puntiagudos ubicados en tierra. La luminosidad es creada por las moléculas de aire excitadas por el campo eléctrico que se genera, que generan un flujo continuo de pequeñas chispas, por lo general invisible.