¿Por qué el cielo es azul?

Todas 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.

El azul de una clara mañana de primavera, el rojo anaranjado de un crepúsculo en una llanura, han hecho a los hombres deleitarse, poetizar e investigar una y otra vez. No importa en qué parte de la tierra vivamos, todos tenemos un mismo cielo en común. En lo alto, el cielo se nos presenta tan pronto azul ultramar como rosado, ahora blanquecino o de un delicado azul celeste, engalanado con nubes en forma de copos, deshechas en desgarrados jirones o potentemente hinchadas. La variabilidad de esta imagen es tan grande que nunca se reproduce exactamente.

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 secreto del color azul del cielo está relacionado con la composición de la luz solar - integrada por los distintos colores del arco iris - y con la humedad de la atmósfera.

Para explicar el color azul del cielo, imaginemos que dejamos pasar un rayo de sol por un prisma de vidrio. La luz se abre en un abanico de colores (se dispersa) por refracción y como resultado de esta dispersión vemos una gama de colores : violeta, azul, verde, amarillo y rojo. El rayo violeta es el que se ha separado más de la dirección del rayo blanco y ahí está precisamente la explicación del color del cielo. La desviación es máxima para los rayos de longitud de onda corta (violeta y azul), y mínima para los de longitud de onda larga (amarillos y rojos) que casi no son desviados. Los rayos violetas y azules, una vez desviados, chocan con otras partículas de aire y nuevamente varían su trayectoria y así sucesivamente. Cuando, 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, pues los rayos amarillos y rojos son desviados y van casi directamente en línea recta desde el sol hasta nuestros ojos.

El color del cielo debería ser violeta por ser esta la longitud de onnda más corta, pero no lo es, por dos razones fundamentalmente : porque la luz solar contiene más luz azul que violeta y porque el ojo humano (que en definitiva es el que capta las imágenes - aunque el cerebro las interprete -), es más sensible a la luz azul que a la violeta. El color del sol es amarillo - rojizo y no blanco porque si a la luz blanca procedente del sol - que es suma de todos los colores - se le quita el color azul, se obtiene una luz de color amarillo - roja.
La difusión producida por los gases es muy débil, sin embargo, cuando el espesor de gas es muy grande, como sucede en la atmósfera, fácilmente se puede observar la luz difundida.

Cuando las partículas difusoras no son coloreadas, el resultado es la atenuación de la luz blanca hacia grises cada vez más oscuros. Esta es la causa de que en los días nublados, cuando las nubes son muy gruesas, el cielo aparezca más o menos gris, y a veces casi negro.
Al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera es más largo, los rebotes sucesivos en unas partículas y otras hacen crecer la probabilidad de que la luz acabe chocando con una partícula absorbente y desaparezca, de manera que incluso la parte amarilla es afectada y difundida y sólo los rayos rojos, los más direccionales, siguen un camino casi rectilíneo. De ahí el color rojo del sol poniente.

Si la tierra no tuviera atmósfera, la luz solar alcanzaría nuestros ojos directamente desde el disco solar y no recibiríamos luz difundida y el cielo aparecería tan negro como por la noche (los astronautas pueden observar "durante el día", las estrellas, la luna, y los planetas debido a que están fuera de la atmósfera).

En casos excepcionales pueden aparecer coloraciones especiales debido a la contribución de los volcanes en actividad. Cuando se produjo la erupción del volcán Krakatoa (26 y 27 de agosto de 1883 , - 36000 muertos por la erupción-) se presenció en la tierra un notable ejemplo de ello. La erupción lanzó a los aires un volumen de masas rocosas de la pequeña isla de Krakatoa, que se estima en unos 18 km3. Trozos de roca del tamaño de una cabeza humana salieron despedidos hacia lo alto con velocidades iniciales de 600 a 1000 m/s y el estruendo de la explosión de sejó oir en Rodríguez (Isla de Madagascar) a 4774 kilómetros de distancia.
El cielo permaneció oscuro por varios días. Las partículas más finas de ceniza expulsadas por el volcán se esparcieron hasta los 80 km de altura, fueron arrastradas por las corrientes atmosféricas elevadas y dieron la vuelta a la tierra por dos veces. Se produjeron en el aire fantásticos fenómenos cromáticos que continuaban aún 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, verde y soles de color azul.

Por último, el color negro de la noche, es debido a que a la atmósfera que rodea al observador, apenas llega luz y por tanto no se puede dar suficiente difusión.