Porque el agua y el cielo se ven azul


Cielo



¿Porqué el agua se ve azul?



El agua es insípida, inodora e incolora, lo que significa que no tiene sabor, olor ni color. Es transparente, cualquiera puede darse cuenta de eso viendo un vaso o una botella de agua. Pero si el agua es transparente, ¿Por qué el agua se ve azul en los mares y océanos? La respuesta a esta pregunta también explica por qué el cielo se ve azulado, si el aire es también transparente.





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Muchas personas creen que el mar se ve azul porque refleja el color del cielo, pero esto no es así. El fenómeno que hace que veamos el mar y el cielo de color azul o celeste se llama “dispersión de Rayleigh” y fue formulado por este gran físico y profesor universitario británico hace ya más de 100 años atrás.

Lo que Rayleigh descubrió es que las ondas electromagnéticas que forman la luz visible penetran en los cuerpos transparentes pero al chocar con pequeñísimas partículas que siempre existen se produce una separación de las distintas frecuencias que forman la luz.

De la misma forma que cuando pasamos un haz de luz por un prisma. El prisma transparente separa las distintas frecuencias de onda de la luz y nos permite ver todas las longitudes de onda de la luz.

Algunas de estas frecuencias son absorbidas por las partículas del agua mientras que otras son reflejadas una y otra vez en las vastas extensiones de agua de mares y océanos hasta hacerse visible a nuestros ojos.

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Las frecuencias que se reflejan en esas micropartículas que existen en el agua son casualmente las de color azulados y violetas. Por supuesto que a veces también tenemos mares de color verdes o rojizos pero esto es debido a las algas o a la abundancia de sales disueltas y estos son casos muy particulares.

El efecto de “dispersión de Rayleigh” aumenta a mayor grosor del material, es por eso que el mar adquiere un color azul más oscuro cuando tiene mayor profundidad.




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El color azul del cielo: Dispersión de Rayleigh



Rayleigh (físico–matemático inglés) describió en 1981 que cuando la luz es dispersada por las pequeñas moléculas del aire, estas lo hacen de forma selectiva. La intensidad de luz dispersada por ellas es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. O dicho de otro modo, el aire (limpio) dispersa de forma más eficiente las longitudes de onda azules que las infrarrojas. El resultado es que a un observador en la tierra, y fuera de la visión directa del sol, le llega más intensidad del espectro visible en la gama de los azules: el cielo, o mejor dicho, la atmósfera aparece como azul.


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La “saturación” del cielo, su apariencia brillante y las nubes blancas: Dispersión de Mie

Desgraciadamente en la atmósfera existe gran cantidad de partículas en suspensión que poseen tamaños superiores a las longitudes de onda solares: aerosoles, gotitas de agua, polvo, partículas volcánicas, etc. Gustav Mie, físico alemán, descubrió en 1908, el efecto de dispersión que hoy en día lleva su nombre. Para moléculas o partículas grandes la luz es dispersada, preferentemente, en la misma dirección de incidencia, de forma que, la molécula en suspensión tiende a dispersar la luz en la misma dirección en la que incido. La dispersión de Mie no depende tanto de la longitud de onda incidente como en la de Rayleigh. Cuando observamos las nubes poco espesas, tipo niebla o neblina, vemos que estas son blancas y no azules, esto es, las partículas acuosas no dispersan la luz selectivamente. De la misma forma, las nubes en general dispersan de las misma y por igual la luz solar apareciendo como blancas.

Porque el agua y el cielo se ven azul




Cuando el sol tiene suficiente altura en el horizonte, y sus haces en su trayectoria deben atravesar zonas con gran cantidad de gotitas de agua en suspensión (sin llegar a formar nubes) se observa como el horizonte se vuelve blanquecino (dispersión tipo Mie). Es muy común, en un día soleado mirar hacia el horizonte y encontrar un fondo blanquecino de fondo. A medida de elevamos nuestra vista, el cielo se hace azul. Estamos viendo los efectos asociados a la dispersión tipo Mie y , posteriormente a la de Rayleigh. Este efecto es muy acusado en las zonas marítimas donde la gran cantidad de gotitas en suspensión generan horizontes blanquecinos en una bóveda celeste. Lo mismo ocurre en los días en los que gran cantidad de gotitas de agua se interpone entre el sol y nosotros: el color del cielo deja de ser azulado, tomando la apariencia blanquecina.



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