Sin duda todos nos hemos maravillado muchas veces con alguna puesta de sol espectacular, con esa gama de rojos en el horizonte y el sol que parece hundirse.

Puesta de sol en Jacó, Costa Rica

   Debemos saber que la longitud de onda de la luz roja es aproximadamente el doble que la de la luz azul y que la luz de longitudes de onda menores puede ser dispersada. ¿Qué significa dispersión? La luz llega a moléculas o a partículas pequeñas y si tiene suficiente energía, como en el caso de la luz azul, hace que los electrones de los átomos vibren. Estos electrones vibrantes a su vez reemiten luz en todas las direcciones. Por otro lado, la luz de mayor longitud de onda, o sea de menor energía, como la roja, no produce ese fenómeno de dispersión y en consecuencia es más penetrante.

   RRecordemos también que hay una relación directa entre la energía de una onda y su frecuencia (E = hf, donde h es la constante de Planck y f la frecuencia) y una relación inversa entre la frecuencia y la longitud de onda, dado que su producto es constante e igual a la velocidad c con que la onda se propaga (c = f l, donde l es la longitud de onda).

   Por lo tanto, cuando la luz proveniente del sol atraviesa la atmósfera de la tierra, las longitudes de onda mayores se transmiten mientras que las longitudes de onda menores son dispersadas por las moléculas de oxígeno y nitrógeno y las pequeñas partículas presentes en la atmósfera. Al mediodía, la distancia que tiene que recorrer la luz en la atmósfera es mucho menor que a la mañana o al atardecer y en consecuencia solo una fracción de la luz de alta frecuencia (alta energía) es dispersada y prácticamente llega a la superficie de la tierra luz blanca más la azul producto de la dispersión, y ese es el color que vemos. Cuando se pone o cuando sale el sol, la luz proveniente de él tiene que recorrer una distancia mayor en la atmósfera que al mediodía y cuando la luz blanca llega a la superficie de la tierra, solo la de mayor longitud de onda, la roja, sobrevive. Por eso la puesta o la salida del sol es roja.

¿Por qué el agua tiene color azul verdoso?

Islas Eólicas, Sicilia, Italia

   En realidad, el color del agua no es ese hermoso azul que vemos en la fotografía. Ese azul proviene de la reflexión del color del cielo. (Suele ocurrir que algunos estudiantes piensan que las cosas son al revés, es decir que el cielo es azul por la luz reflejada por los océanos) Por eso en días nublados el color del agua es totalmente distinto al hermoso azul que hace la delicia de los fotógrafos en días con sol. ¿Cuál es entonces el verdadero color del agua? Es un azul verdoso pálido. ¿A qué se debe ese color?

   El agua es transparente a prácticamente todas las frecuencias del visible de la luz. Absorbe ondas que corresponden al infrarrojo y muy poco de las frecuencias rojas del visible. Esto hace que se produzca una absorción gradual de la componente roja de la luz del sol. Una capa de 15 m de agua reduce la luz roja a la cuarta parte de su brillo original. La luz del sol que atraviesa una capa de 30 m de agua prácticamente reduce la componente roja a cero. Cuando se elimina el rojo de la luz blanca queda el color complementario del rojo, que es un azul verdoso, que es el color con que vemos agua de cierta profundidad. En agua de poca profundidad, por ejemplo la contenida en un vaso, la cantidad de componente roja absorbida es tan pequeña que vemos al agua como incolora.

   En resumen, el cielo es azul porque la componente azul de la luz visible del sol es reemitida en todas las direcciones por las moléculas y partículas pequeñas presentes en la atmósfera y el agua es azul verdosa porque la componente roja es absorbida por las moléculas de agua. El color de las cosas depende de qué colores son reflejados por las moléculas y también de qué colores son absorbidos por las moléculas.

Pregunta: Las montañas distantes de color oscuro parecen azuladas. ¿A qué se debe esto? (Tener en cuenta qué hay entre el observador y la montaña).

Respuesta: Si las montañas están muy distantes, muy poca luz reflejadas por ellas llega a nuestros ojos. La mayor parte de la luz que nos llega proviene de la atmósfera que hay entre la montaña y nosotros, y veremos el color azul debido al fenómeno de la dispersión.

Bibliografía

P. G. Hewitt: Física conceptual. Pearson. Addison Wesley Longman. Méjico. 1999.
T. Duncan: GCSE Physics 3rd. Ed. J. Murray. Gran Bretaña. 1996.