La energía y el aire (VI). El aire atmosférico y la luz visible

11 de marzo de 2016

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Bruno Henríquez

 

 

Tras las nubes el cielo sigue siendo azul.
(Anónimo)

 

Uno de los aspectos energéticos del aire está relacionado con su interacción con la radiación electromagnética y en especial con la luz visible.
Quizás a usted le parezca sorprendente que siendo el aire invisible, transparente a la luz, pueda interactuar de manera significativa con la radiación visible que proviene del sol y sobre nuestra visión de las cosas que nos rodean.
Para empezar revisemos que es lo que entendemos por transparencia y veremos que esta no quiere decir siempre invisibilidad, por lo que el aire, el agua, los vidrios a pesar de ser en principio transparentes se hacen visibles y experimentan fenómenos que dan lugar al ocultamiento de objetos, cambios de colores y aparición de brillos y destellos por citar algunos.
El aire de la atmósfera terrestre tiene una composición y densidad diferente en dependencia de la altura, la parte del planeta donde se encuentra y la época del año. Lo que hace que la interacción de este aire con la radiación electromagnética que llega del sol, tanto en forma de luz visible como en otras componentes, produzca cambios energéticos a través de los fenómenos de absorción, dispersión, esparcimiento y refracción.
La refracción de la luz en los medios transparentes nos hace ver las cosas en un lugar diferente, como al observar una cuchara en un vaso mediado de agua nos parece que esta está partida, el fondo de una vasija con agua parece estar más cerca, y al mirar a través de lentes de vidrio vemos los objetos más grandes o más pequeños y se pueden corregir las deficiencias visuales.
Al estar sumergidos en la atmósfera damos por sentado, erróneamente, que esta es invisible y que las cosas observadas son tal como las vemos, pero en la distancia, cuando el aire se calienta o a diferentes alturas la refracción de la luz en el aire cambia dando lugar a fenómenos interesantes entre los que se encuentran los espejismos o la observación simultanea de la Luna y el Sol en la sicigia.
La bóveda celeste, durante el día, es azul. Mientras más alto subimos la atmósfera pierde su color, la vemos hacerse transparente y percibimos la oscuridad del firmamento.
El crepúsculo, por su parte tiene colores variados y se enrojece al anochecer, mientras que el fenómeno de La Luna Roja o luna sangrienta durante los eclipses no es culpa de la Luna sino de la luz crepuscular que le llega desde la atmósfera de la Tierra.

 

 

Recordemos que los objetos tienen el color que observamos en dependencia de la luz con que se iluminan.
La luz al atravesar el aire atmosférico y debido a la composición de ambos (luz y aire) presenta un fenómeno llamado dispersión que se manifiesta como desviación de la trayectoria de los rayos de luz en función de su color (es decir de su frecuencia y longitud de onda) los rayos que más se desvían o dispersan son los del extremo violeta del espectro y los que menos se desvían son los que corresponden al rojo.
Hay una pregunta cuya respuesta puede ilustrar mejor este fenómeno ¿Por qué el cielo de día es azul y no nos deja ver las estrellas?
Esto es debido a que la luz proveniente del sol está formada por muchos colores y al atravesar la atmósfera el color azul se dispersa o esparce en el aire al incidir sobre las moléculas de nitrógeno el gas más abundante en la atmósfera y así el color que predomina es el azul y lo vemos venir de todas direcciones. Este es el color de la bóveda celeste en los días despejados.
Así tenemos dos fenómenos presentes en un aire transparente, la dispersión que afecta más a los colores del extremo violeta y el esparcimiento causado por la moléculas de nitrógeno sobre la luz de color azul. Cuando el aire está cargado de partículas de polvo, estas también dispersan la luz y el cielo se ve gris.

 

 
Cuando visitamos las zonas rurales, y las regiones montañosas en especial, vemos que la coloración de las lomas y el paisaje que se encuentra a lo lejos está teñido como con una niebla azul aunque el día esté despejado. Esto es debido al mismo fenómeno que les acabo de explicar.
Al seguir por la misma vía podemos preguntamos ¿Por qué el sol es rojo al atardecer?
La luz del sol es blanca y se descompone al atravesar la atmósfera, de todas las componentes la roja es la que menos se dispersa o absorbe y predomina en la imagen resultante al atardecer, así la luz de su imagen ha atravesado una parte muy grande de la atmósfera dispersando todos los colores y ha perdido una parte considerable de su color azul, que se ha quedado disperso en la atmósfera dando lugar a la bóveda celeste diurna, quedando como resultado la imagen roja tan familiar en los crepúsculos.

 

 

Por este mismo razonamiento el fenómeno del llamado rayo verde es una gran incógnita. Recordemos que el rayo verde es un fenómeno que se observa al atardecer cuando la atmósfera está limpia y consiste en un destellos verde que aparece antes de ocultarse el extremo superior de la rojiza imagen del sol al ponerse.
Este destello de luz verde aparece porque la atmósfera en el horizonte se comporta como el bisel de un espejo y se ve la imagen invertida con los colores del espectro del rojo al violeta visto de abajo a arriba y el último es el verde porque la luz que nos llega ha perdido el violeta por dispersión y el azul por esparcimiento al atravesar y darle su color azul a la atmósfera en el cielo diurno.
Si seguimos con algunas preguntas que tienen que ver con los colores y el aire, una que siempre llama la atención es: ¿Por qué las señales de peligro se hacen en rojo?
Esto se hace Porque, como ya hemos visto, el rojo es el color que menos se dispersa en la atmósfera y las imágenes rojas se pueden ver desde más lejos, también las luces rojas se pueden ver mejor a través de la niebla, aun cuando se encuentren a lo lejos.
Les he mencionado los colores azul y rojo en la dispersión de la luz a través de la atmósfera y usted podría preguntarse ¿Por qué, entonces, se vuelve multicolor el cielo al atardecer?
Al atardecer, cuando el Sol comienza a ponerse, sus rayos atraviesan una distancia mucho mayor dentro de la atmósfera que cuando brilla directamente en el cenit. Las partículas de mayor tamaño suspendidas en la atmósfera inferior dispersan la luz con tanta intensidad que sólo las longitudes de onda más largas, rojas y amarillas, llegan directamente a nuestros ojos. El mismo Sol adquiere el aspecto de una bola roja, y sus rayos, incidiendo desde un ángulo bajo, iluminan la parte inferior de las nubes con brillantes colores. El colorido de un ocaso (o de un amanecer) depende también de la cantidad y del tamaño de las partículas que hay en el aire. Por esta razón, las tormentas de polvo y las erupciones de ceniza volcánica crean a menudo magníficos crepúsculos aun estando muy lejos de donde aquéllas se producen.
El cielo despejado se ve azul, el sol rojo anaranjado y las nubes al ser blancas toman el color de la luz que las iluminan, así la variedad de colores que percibimos en el cielo es debida a todos los fenómenos luminosos que tienen lugar en la atmósfera y las nubes: reflexión, refracción, difusión y dispersión.
Aunque el aire es transparente no todos los colores lo atraviesan de la misma forma y dan lugar a los fenómenos que les he mencionado aquí.
También aparecen los llamados espejismos, pero de eso les comentaré en otra ocasión.