Los colores del cielo, la belleza a través de la física
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@@h? @@h? @@h? @@h? @@h? @@h? @@h? JUEVES 17 DE FEBRERO DEL 2005 Vivir Ciencia Los colores del cielo, la belleza a través de la física T odas las coloraciones y formas que el cielo nos ofrece, tienen una propiedad común: que no pueden imitarse con los medios humanos. Siempre que se intenta reproducirlas sobre un lienzo, un papel, madera o metal, se fracasa irremediablemente. Son obra de un maestro que dispone de medios verdaderamente «celestiales». Su pincel es la luz solar, y su lienzo es el voluble éter con sus nubes y el finísimo tejido del velo del polvo atmosférico: ningún artista dispone de ellos. Mª ISABEL SUERO LÓPEZ [email protected] GRUPO DE INVESTIGACIÓN ORIÓN. ÁREA DE ÓPTICA. DPTO. DE FÍSICA. UEX ?? La belleza del cielo no es más que el resultado de la interacción de la luz del Sol con la atmósfera ?? @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ ?@@ ?@@ ?@@ ?@@ ?@@ ?@@ ?@@ ?@@ ¿Por qué el cielo es azul? s un hecho conocido que cuando un rayo de luz solar, atraviesa algunos medios transparentes, como es el caso de un prisma óptico, aparecen una serie de colores que constituyen el llamado espectro visible (porque es la parte del espectro electromagnético que percibe el ojo humano) y que va desde el color rojo en un extremo, al violeta en el otro (Figura 1). Este mismo efecto se puede observar cuando los rayos solares iluminan la lluvia o una cortina de agua (se ve muy bien en una manguera de riego o en muchas de las fuentes de las que adornan nuestras ciudades, cuando el Sol está situado detrás del observador), debido a que las gotas de agua pueden formar pequeñas esferas que actúan como los prismas. Se verá un arco que es siempre rojo por su borde exterior y hacia dentro presenta una gama continua con todos los colores apareciendo en este orden: el naranja, el amarillo, el verde, el azul y el violeta. Para explicar el color azul del cielo, imaginemos que hacemos pasar un rayo de Sol por un prisma de vidrio. Dicho prisma desvía la dirección de propagación del rayo de luz siendo esta desviación diferente para cada color, de manera que como consecuencia de ello, al ser distinta la desviación que sufre cada color, estos se separan (se dispersan) y dejan de producir el color blanco que resultaba de la suma de todos ellos. Si se realiza esta experiencia se puede observar que el rayo violeta es el que se ha separado más de la dirección del rayo incidente y ahí esta precisamente una de las razones que explican el color del cielo. Como la desviación es máxima para los E THEO LÖBSACK (EL ALIENTO DE LA TIERRA) ¿Por qué en los días muy nublados el cielo es gris, y a veces casi negro? i la luz interactúa con partículas grandes, ocurre un proceso mucho más sencillo: la partícula simplemente absorbe parte de la luz y al absorber toda la gama de colores prácticamente por igual, el resultado es la atenuación de la luz blanca hacia grises cada vez más oscuros. Esta es la causa de que en los días muy nublados, cuando las nubes son muy gruesas, el cielo aparezca más o menos gris, y a veces casi negro. S ¿Por qué las salidas y puestas de Sol son tan rojas? i el horizonte es amplio, (como sucede en la ciudad de Badajoz), las salidas y puestas de Sol nos brindan a diario hermosos espectáculos, los más bellos que el aire puede ofrecer a nuestros ojos. Al amanecer y al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera es mas largo, lo que hace crecer la probabilidad de que la luz acabe chocando con una partícula, de manera que incluso la parte amarilla es afectada y difundida y solo los rayos rojos, los más direccionales, siguen un camino casi rectilíneo y llegan hasta nosotros directamente desde el Sol. De ahí el color rojo del Sol saliente y poniente (Figura 2). Ya antes de que el Sol se hunda en el horizonte, vemos cómo el colorido del cielo se vuelve más intenso, mas saturado. Mientras la luz que aparece en los alrededores del disco solar vira hacia el amarillo-rojizo y en el horizonte resulta naranja-amarillenta, el azul del cielo en el cenit, se vuelve más intenso. Cuando el Sol se halla a una distancia angular de 1 ó 2 grados por encima del horizonte, la luz crepuscular derrama sobre el borde del cielo su mágica luminosidad. Poco a poco, el resplandor amarillo se transforma en una luz rojo-anaranjada, y, finalmente, en una luminosidad centelleante color fuego, que, algunas S FIGURA 2 @@h? @@h? @@h? @@h? @@h? @@h? @@h? @@h? @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@g @@g @@g @@g @@g @@g @@g @@g @@g @@g @@g veces, llega a presentar el rojo color de la sangre. Cuando ya el astro diurno ha desaparecido bajo el horizonte, se observa en el oeste del cielo un resplandor purpúreo, que alcanza su máxima intensidad cuando el Sol ha descendido unos 5° por debajo del horizonte. Encima del lugar en donde se ha puesto el Sol, separado del horizonte por una estrecha franja rojo-parda, suele verse un semicírculo cuyo color varía entre el púrpura y el rosa. Cuando existe una cantidad anormalmente elevada de aerosoles (polvo atmosférico), la luz del amanecer y del atardecer es especialmente roja. Sucede generalmente cuando existen presiones atmosféricas elevadas (anticiclón) ya que la concentración de partículas de polvo en el aire es mayor a altas presiones. Los colores rojos intensísimos que solemos contemplar en algunas ocasiones esporádicas aquí en Extremadura, por el mes de octubre, pueden ser debidos al aumento de aerosoles por la quema de los barbechos de las cosechas. FIGURA 1 N rayos azul-violeta y mínima para los amarillos-rojizos, los rayos de colores amarillos y rojos viajan directamente del Sol a nuestros ojos (se desvían poco de la dirección inicial) y los azul-violeta se reparten por toda la atmósfera (se desvían mucho), de manera que cuando miramos directamente al Sol, lo veremos rojizo (o prácticamente blanco) y cuando miramos a un lugar del cielo donde no está el Sol lo vemos azul. Por otra parte, los rayos de luz chocan con las partículas suspendidas en el aire (el aerosol atmosférico) y nuevamente los rayos violetas y azules, varían su trayectoria, mucho más que los amarillos-rojizos (si las partículas son pequeñas se conoce como la difusión de Rayleigh), realizando, una danza en zigzag en el seno del aire antes de alcanzar el suelo terrestre. Por esta razón, cuando los rayos azul-violeta al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo, como en forma de fina lluvia. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras el Sol aparece de color amarillo. ¿Puede haber coloraciones especiales por otras circunstancias? n casos excepcionales pueden aparecer coloraciones especiales debido sobretodo, a la contribución de los volcanes en actividad. Cuando se produjo la erupción del volcán Krakatoa (26 y 27 de agosto de 1883) se presenció en la Tierra un notable ejemplo de ello. El cielo permaneció oscuro durante varios días. Se produjeron en el aire fantásticos fenómenos cromáticos que continuaban aun meses después del cataclismo; entre otros, se observaron asombrosas coloraciones durante las salidas y puestas de sol y se vieron soles de todos los colores, entre ellos rojo-cobre y verde. También se vieron soles de color azul, como pueden asimismo verse en raras ocasiones en Europa, cuando en el Canadá, por ejemplo, se produce un gran incendio forestal y los vientos del Oeste arrastran hasta nuestro Continente partículas de ceniza finísimas. @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@g @@ @@g @@g ?@@ @@g ?@@ @@g ?@@ @@g ?@@ @@g ?@@ @@g ?@@ @@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@ AÑO MUNDIAL DE LA FÍSICA o importa en qué parte de la Tierra vivamos, tenemos todos un cielo en común. La belleza del cielo no es más que el resultado de la interacción de la LUZ del Sol con la atmósfera. Una cantidad de humedad, relativamente pequeña, acompañada de partículas de polvo y de ceniza es suficiente para provocar en el cielo las múltiples manifestaciones de color: el azul de una clara mañana de primavera, el rojo anaranjado del crepúsculo en una llanura, el tono rosado, blanquecino, grisáceo o de un delicado azul celeste, engalanado con nubes en forma de copos, deshechas en jirones o potentemente hinchadas. La variabilidad de esta imagen es tan grande que nunca se reproduce exactamente y nuestros pintores dirigen, una y otra vez, su mirada al cielo, para inspirarse en su colorido. En Extremadura, en estos días, solo hace falta mirar al Sol cuando está saliendo por el horizonte (ahora sobre las 8,30 de la mañana) o cuando se está poniendo (al atardecer) para disfrutar de un Sol más achatado y ancho de lo normal y casi de color rojo-sangre. @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ 69 HOY @@h? @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@ @@g E @@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@ ?? ? ?? ? Colabora: Departamento de Física de la UEx y la Sección Local de la Real Sociedad Española de Física Coordinan: Mª Isabel Suero López, Mª Luisa González Martín y Adolfo Delgado (HOY)
