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Domingo, 19 de marzo de 2006
La belleza del cielo no es m?s que el resultado de la interacci?n de la LUZ del Sol con la atm?sfera. Una cantidad de humedad, relativamente peque?a, acompa?ada de part?culas de polvo y de ceniza es suficiente para provocar en el cielo las m?ltiples manifestaciones de color.

Cuando se dan condiciones atmosf?ricas especiales, pueden aparecer fen?menos atmosf?ricos crom?ticos como son el Arco Iris, los C?rculos de Ulloa, las Coronas solares y lunares, los Halos, Falsos Soles y Falsas Lunas y otros m?s "raros" (Espejismos, el Rayo Verde, la Luz Sagrada, Auroras Polares, Fuegos de San Telmo...), que son fen?menos ?pticos completamente explicables. Aqu? nos ocuparemos s?lo del fen?meno ?ptico m?s com?n que es el color del cielo, en sus variadas posibles manifestaciones.

El secreto del color azul del cielo esta relacionado con la composici?n de la luz solar -integrada por los distintos colores del arco iris- y con la humedad de la atm?sfera. (El Sol es quien se encarga de procurar al aire su humedad. Con su calor, hace que parte del agua de la superficie terrestre se evapore. En corriente invisible pero incesante, la humedad se dirige hacia el cielo desde los oc?anos, mares, lagos y r?os; desde el suelo, las plantas y los cuerpos de los animales y del hombre).

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 refracci?n y como resultado de esta dispersi?n vemos una gama de colores: violeta, azul, verde, amarillo y rojo. El rayo violeta es el que se ha separado mas de la direcci?n del rayo blanco y ah? esta precisamente la explicaci?n del color del cielo. La desviaci?n es m?xima para los rayos de longitud de onda corta (violeta y azul), y m?nima 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 part?culas de aire y nuevamente var?an su trayectoria, y as? sucesivamente: realizan, pues, una danza en zigzag en el seno del aire antes de alcanzar el suelo terrestre. 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 ah? que el cielo nos parezca azul, mientras el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco desviados y van casi directamente en l?nea recta desde el Sol hasta nuestros ojos.

Si profundizamos un poco m?s, la explicaci?n es m?s compleja. La luz es una onda electromagn?tica y las piezas fundamentales de la materia en su estado m?s frecuente en la Tierra, son los ?tomos. Si las part?culas existentes en la atm?sfera, tienen un tama?o igual o inferior al de la longitud de onda de la luz incidente (?tomos aislados o peque?as mol?culas), la onda cede parte de su energ?a a la corteza at?mica que comienza a oscilar, de manera que un primer efecto de la interacci?n de la luz con las part?culas peque?as del aire es que la radiaci?n incidente se debilita al ceder parte de su energ?a, lo que le sucede a la luz del Sol cuando atraviesa la atm?sfera. Evidentemente esta energ?a no se queda almacenada en el aire, pues cualquier ?tomo o part?cula peque?a cuya corteza se agita, acaba radiando toda su energ?a en forma de onda electromagn?tica al entorno en cualquier direcci?n. El proceso completo de cesi?n y remisi?n de energ?a por part?culas de tama?o at?mico se denomina difusi?n de RAYLEIGH (en honor del f?sico ingl?s Lord Rayleigh que fue el primero en darle explicaci?n) siendo la intensidad de la luz difundida inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. La difusi?n ser? mayor por tanto, para las ondas m?s cortas: Como consecuencia de ello, llegamos a la misma conclusi?n, la luz violeta es la m?s difundida y la menos, la roja. El resultado neto es que parte de la luz que nos llega desde el Sol en l?nea recta, al alcanzar la atm?sfera se difunde en todas direcciones y llena todo el cielo.

El color del cielo, deber?a ser violeta por ser ?sta la longitud de onda m?s corta, pero no lo es, por dos razones fundamentalmente: porque la luz solar contiene m?s luz azul que violeta y porque el ojo humano (que en definitiva es el que capta las im?genes -aunque el cerebro las interprete-), es m?s sensible a la luz azul que a la violeta.

El color azul del cielo se debe por tanto a la mayor difusi?n de las ondas cortas. 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 difusi?n producida por los gases es muy d?bil, sin embargo, cuando el espesor de gas es muy grande, como sucede en la atm?sfera, f?cilmente se puede observar la luz difundida.

El hecho de que la difusi?n sea mayor para las ondas m?s cortas, es la base de la utilizaci?n de los faros antiniebla.

Independientemente de todas las posibilidades que se puedan presentar, puede afirmarse que, cuanto mayor sea el numero de part?culas que enturbian el aire, tanto peores ser?n las condiciones de visibilidad a trav?s de dicho aire.

Si la niebla es "seca", debido a la presencia de humo, polvo o gotitas de agua muy peque?as, la luz amarilla - que parte de los faros antiniebla- apenas pierde intensidad a causa de la interposici?n de esta niebla, de manera que resulta visible a trav?s de ella. Si la niebla es "h?meda", los mejores faros contra ella fracasan casi del todo, ya que la niebla h?meda esta formada por gotas grandes que dispersan, casi por igual, todos los colores de la luz blanca. El mismo Sol, visto a trav?s de esta niebla de gotas grandes, aparece desdibujado y de color blanco lechoso, mientras que observado cuando la niebla se debe a polvo fino tiene el aspecto de disco rojo, como ocurre a menudo al ponerse el astro.

Si la luz interact?a con una part?cula grande, no funciona el mecanismo de Rayleigh, ocurre un proceso mucho m?s sencillo: la part?cula simplemente absorbe parte de la luz y la otra parte la refleja. Cada part?cula se comporta como un espejo peque?ito que reflejar? m?s o menos luz seg?n su composici?n qu?mica y que alterar? el color de la luz reflejada si la part?cula est? formada por sustancias coloreadas. Si la luz se encuentra con una distribuci?n de part?culas grandes, parte de la luz se esparce y, adem?s, puede cambiar de color. Este proceso se conoce como difusi?n de Mie, y el ejemplo m?s sencillo lo tenemos en las nubes, donde las gotas de agua incoloras, esparcen la luz en todas las direcciones pero sin alterar su color. ( El cielo del planeta Marte es otro ejemplo de difusi?n de Mie, provocado por part?culas coloreadas de tama?o grande, por eso no es azul, porque el tama?o de las part?culas no permite la difusi?n de Rayleigh).

Cuando la difusi?n de Mie act?a de forma masiva, si las part?culas difusoras no son coloreadas, el resultado es la atenuaci?n de la luz blanca hacia grises cada vez m?s oscuros. Esta es la causa de que en los d?as muy nublados, cuando las nubes son muy gruesas, el cielo aparezca mas o menos gris, y a veces casi negro.

Las salidas y puestas de sol nos brindan a diario hermosos espect?culos, los mas bellos que el aire puede ofrecer a nuestros ojos.

Si el horizonte es amplio, (como sucede en la ciudad de Badajoz), los efectos se multiplican y el espect?culo es todo un poema.

Al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atm?sfera es mas largo, los rebotes sucesivos en unas part?culas y otras hacen crecer la probabilidad de que la luz acabe chocando con una part?cula absorbente y desaparezca, de manera que incluso la parte amarilla es afectada y difundida y solo los rayos rojos, los m?s direccionales, siguen un camino casi rectil?neo. De ah? el color rojo del sol poniente.

Los colores que nos ofrece el cielo en estos casos, se originan tambi?n gracias a la intervenci?n de las mol?culas existentes en el aire y de las part?culas que ?ste tiene en suspensi?n "el aerosol atmosf?rico", que dispersan y desdoblan la luz solar de m?ltiples modos.

Ya antes de que el Sol se hunda en el horizonte, vemos c?mo el colorido del cielo se vuelve m?s intenso, mas saturado. Mientras la luz que aparece en los alrededores del disco solar vira hacia el amarillo-rojizo y en el horizonte resulta verde-amarillenta, el azul del cielo se vuelve m?s intenso en el cenit.

Cuando el Sol se halla a una distancia angular del horizonte de 1 ? 2?, la luz crepuscular derrama sobre el borde del cielo su m?gica luminosidad. Poco a poco, el resplandor amarillo se transforma en una luz rojo-anaranjada, y, finalmente, en una luminosidad centelleante color fuego, que, algunas 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 purp?reo, que alcanza su m?xima 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 semic?rculo cuyo color varia entre el p?rpura y el rosa. Esta coloraci?n se debe en esencia a la refracci?n de la luz solar en las part?culas que enturbian el aire situado entre los 10 y los 20 km. de altura, y desaparece cuando ya el Sol ha llegado a los 7 ? por debajo del horizonte.

Cuando existe una cantidad anormalmente elevada de aerosoles (polvo atmosf?rico), la luz del amanecer y del atardecer es especialmente roja. Sucede generalmente cuando existen presiones atmosf?ricas elevadas (anticicl?n) ya que la concentraci?n de part?culas de polvo en el aire es mayor a altas presiones. Los colores rojos intens?simos que solemos contemplar aqu? en Extremadura, por el mes de octubre y en algunas ocasiones espor?dicas, pueden ser debidos al aumento de aerosoles por la quema de los barbechos de las cosechas.

Si la tierra no tuviera atm?sfera, la luz solar alcanzar?a nuestros ojos directamente desde el disco solar y no recibir?amos luz difundida y el cielo aparecer?a tan negro como por la noche (los astronautas pueden observar durante el d?a las estrellas, la luna y los planetas debido a que est?n fuera de la atm?sfera).

En casos excepcionales pueden aparecer coloraciones especiales debido a la contribuci?n de los volcanes en actividad. Cuando se produjo la erupci?n del volc?n Krakatoa (26 y 27 de agosto de 1883, -36000 muertos por la erupci?n-) se presenci? en la Tierra un notable ejemplo de ello. La erupci?n lanz? a los aires un volumen de masas rocosas de la peque?a Isla de Krakatoa (situada en el Estrecho de la Sonda, entre Sumatra y Java) que se estima en unos 18 km3. Trozos de roca del tama?o de una cabeza humana salieron despedidos hacia lo alto con velocidades iniciales de 600 a 1000 m/s, y el estruendo de la explosi?n se dej? o?r en Rodr?guez (Isla de Madagascar) a 4774 kil?metros de distancia. El cielo permaneci? oscuro durante varios d?as. Las part?culas mas finas de ceniza volc?nica expulsadas por el volc?n se esparcieron hasta los 80 km de altura, fueron arrastradas por las corrientes atmosf?ricas elevadas y dieron la vuelta a la Tierra por dos veces. Se produjeron en el aire fant?sticos fen?menos crom?ticos que continuaban aun meses despu?s 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. Tambi?n se vieron soles de color azul, como pueden asimismo verse en raras ocasiones en Europa, cuando en el Canad?, por ejemplo, se produce un gran incendio forestal y los vientos del Oeste arrastran hasta nuestro Continente part?culas de ceniza fin?simas.

Debido a que al atardecer, el camino que la luz solar recorre dentro de la atm?sfera es mas largo, como hemos indicado anteriormente, es por lo que el Sol se ve m?s achatado y ancho pues el efecto de refracci?n a trav?s de la atm?sfera es muy grande.

Por ?ltimo, el color negro de la noche, es debido a que a la atm?sfera que rodea al observador, apenas llega luz y por tanto no se puede dar suficiente difusi?n.


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