12 abril 2007

¿Por qué el cielo es azul de día y rojo al amanecer?

Los rayos de sol llegan paralelos unos a otros (practicamente) pero cuando entran en contacto con la atmósfera se tuercen. Como sabréis la luz blanca del sol en realidad se compone de muchos colores uno por cada longitud de onda (esto no es exacto debería haber dicho "uno por cada rango de longitudes de onda cuyo máximo y mínimo sean indistingibles para el ojo humano").

Bueno, a lo que ibamos. La luz blanca del sol se compone de muchas longitudes de onda, las longitudes de onda más cortas tienden a torcerse más, es decir el azul se tuerce más que el rojo.

De esta manera un rayo de sol que empiece a entrar a la atmosfera se dividirá, la parte roja se torcera un poquito pero no lo suficiente y seguirá casi recto, pero el azul al torcerse más irá en una dirección diferente. Eso pasa con todos los puntos de la atmósfera y con todos los rayos. Me he currado un dibujo para que se vea mejor



Uno sólo ve los rayos que le llegan, si no hubiese atmosfera sólo verías aquell que te llega directamente (hablaremos de esto en la proxima entrada). Al haber atmosfera el aire actua de difusor y tuerce los rayos en todas direcciones pero tuerce más el azul así que en apariencia el cielo es azul pero en realidad estas mirando a una parte de la luz directa del sol que se ha desviado.

Cuando los rayos inciden casi tangencialmente (y no perpendicularmente como en el caso anterior) a la superficie. Sigue pasando lo mismo sólo que ahora el rayo de sol tiene que atravesar más atmósfera y el rojo se llega a torcer lo suficiente para que lo veamos. Y por eso el amanecer y el ocaso son rojos.

Lo mismo pasa con la luz que emitimos los humanos, ¿os habéis fijado alguna vez en el hongo de luz que hay encima de las ciudades?, (pero bueno de esto ya hablamos otro día)

13 comentarios:

pepe dijo...

Proximo, lo tuyo sera la ciencia, pero lo que son las bellas artes...
Una cosa proximo, un rayo de luz, ¿cuanto mide de diametro?, no te rias, pero siempre me lo he preguntado, si un rayo transporta la luz y las ondas o la electricidad o lo que sea, tendra un cuerpo, pequeño o muy pequeño. No se si me explico.

Proximo dijo...

uf... esta es una pregunta que desmonta. Los rayos de luz es un modelo que utiliza la óptica (que es el que he utilizado en este caso), en este modelo el diámetro es infinitamente pequeño. Sin embargo la luz solo afecta a estructuras a partir de cierto tamaño según la longitud de onda.

Por ejemplo el núcleo de un átomo no tiene color, es demasiado pequeño.

Ahora bien. Si lo que me preguntas son las dimensiones de un fotón me temo que has llegado al límite de lo que me es conocido... Y no se si alguien podría contestarte a esa pregunta de manera mínimamente seria...

omalaled dijo...

pepe: nadie se puede reír de una pregunta como esa. Todo lo contrario: denota que piensas.

Pues bueno, la pregunta no tiene sentido :-)

Me explico: las cosas tienen una medida siempre y cuando tengas una forma de medirlas. Por ejemplo, si quieres medir el diámetro de un agujero en una pared pones un pie de rey o una regla en un diámetro y se acabó. Pero imaginemos un agujero microscópico. Haríamos un barrido con un haz de luz poniendo detectores en el otro lado. En función del número de fotones detectados tendríamos una idea de la medida. En realidad, el ojo es tu contador de fotones: a mayor número, mayor intensidad.

Pero ¡ay!, he dicho luz. El diámetro mínimo de un rayo de luz será aquel agujero que no es capaz de atravesar. Si iluminas tu cuerpo con fotones del visible (luz), ninguno lo atraviesa. Podríamos decir que los agujeros de nuestra materia son más pequeños que esos rayos de luz y su diámetro mayor; pero si nos iluminan con rayos X (no detectables con los ojos) nos atravesarán muchos de ellos sin problemas, así que serían más pequeños.

En realidad, los fotones son energía pura. Tienen masa en reposo nula. Si un fotón choca con una partícula puede o no modificar la energía de la misma y a veces lo de interaccionar con la materia va en función de las probabilidades (por ejemplo, cuando dicen que la mitad de las partículas pasarán y la otra mitad no).

En realidad la luz es parada porque los átomos los absorben y muchas veces, la luz que ves no es el fotón inicial, sino que un átomo la absorbido, se habrá excitado y al desexcitarse habrá emitido otro fotón.

Por otro lado, está el principio de incertidumbre que ni siquiera te deja saber la medida exacta.

Piensa por otro lado, que los fotones (la luz) tiene comportamiento ondulatorio y las ondas son propagación de energía sin propagación de masa, así que no tiene por qué tener ese "cuerpo pequeño" que afirmas.

Concluyendo: los fotones son energía pura. Tienen masa en reposo nula y atravesar un cuerpo o no depende de la probabilidad de interacción con la materia, por tanto, no tenemos forma de medir su diámetro. Podemos decir que es infinitamente pequeño.

¿Me he explicado o te he liado?

Salud!

pepe dijo...

Proximo, me referia a que cuando pones la mano delante de un haz de luz aunque sea de una pequeña linterna notas calor, por eso te preguntaba.

Proximo dijo...

omaled: yo tampoco sabia por donde coger la pregunta. Pero me recordó la entrada en tu blog "historias de la ciencia". Y en cierta manera me ha hecho pensar "¿cabe preguntarse las dimensiones de un fotón?"
Gracies pel comentari, en veritat ha enriquit el blog.

pepe: te estas convirtiendo en la estrella del blog :D Como ves omaled ha dado una respuesta currada que espero te ayude.

A tu comentario de la linterna, he de decir que si, que en principio cualquier longitud de onda puede afectar a cualquier átomo transcurrido cierto tiempo.

pepe dijo...

Gracias a los dos. algo he entendido

omalaled dijo...

Si ha servido para hacerte pensar en ello, ya ha servido de mucho.

No es mereixen les gràcies, ha estat un plaer.

Salut!

Francisco dijo...

Seguramente estaré equivocado, pero el azul del cielo ¿no se debe a la dispersión diferencial de la luz en función del tamaño de las partículas en suspensión en la atmósfera?. La luz se dispersa en función del tamaño de la partícula con la que choca y de la longitud de onda, y en la atmósfera el tamaño más frecuente hace que las frecuencias altas (azul-violeta) se disperse, mientras los fotones de bajas frecuencias (rojas) continúan apenas sufren perturbación. Eso justificaría porqué los atardeceres y amaneceres están tintados de naranjas-amarillos-rojos.

Saludos,


Pacoes

Proximo dijo...

Francisco: No, no estás equivocado. Tanto las particulas en suspensión (humedad, aerosoles) como el aire, provocan la dispersión/difusión de Rayleigh.

¿Hay algún párrafo que provoque confusión?

Pero ya que hablamos de partículas en suspensión diré que estas intervienen el la absorción de ciertas longitudes de ondas, haciendo atardeceres más rojos (o incluso el propio disco solar rojo), como los que se pueden ver en un incendio forestal (que por desgracia pasan con demasiada frecuencia)

Anónimo dijo...

1.- Si el sol no emitiera estos rayos de luz o de colores, (en especifico el azul), que hacen que el cielo se vea azul, entonces, de que color veriamos al "cielo"?siempre seria negro entonces? como si fuera de noche debo entender?

2.- Y por qué precisamente, el rayo de color azul es el que se tuerce más? Por que no puede ser el de algun otro color, a que se debe?

3.- En que momento, cambia de color el cielo, es decir de rojo a azul o de azul a rojo, Por que aqui el rojo es el rayo que se tuerce más? o por que los rayos inciden de una manera difente cuando se hace el cambio de color, a que se debe?

Proximo dijo...

Anónimo buenísimas preguntas, en cambio mis respuestas te van a parecer decepcionantes:

1.- No lo sé. Probablemente lo veríamos de algún color que ahora queda eclipsado pero el cielo sería más tenue, incluso tal vez viésemos alguna estrella. Pero insisto, no estoy seguro.

2.- Dependiendo de la profundidad de tu pregunta te puedo contestar o no, se tuerce más porque al atravesar un medio es "más lento". Pero si me preguntas a nivel de átomos y fotones no sabría responder. enlace wiki

3.- Si entiendo bien la pregunta las respuestas son: gradualmente, y debido a la rotación de la Tierra.

Anónimo dijo...

Como bien apuntais, el color del cielo es debido a la dispersión Rayleigh, según la cual, el grado de dispersión de la radiación es inversamente proporcional a la cuarta potencia de su longitud de onda. Por ello, a menor longitud de onda, mayor dispersión. La radiación de menor longitud de onda es la violeta, pero debido a que la luz solar contiene más radiación azul y a que el ojo humano es más sensible a esta última, vemos el cielo de color azul.

Proximo dijo...

Buen comentario. Gracias