¿Por qué vemos el cielo azul?

¿Sabes por qué vemos el cielo azul? Si has oído hablar de la dispersión de Rayleigh, entonces ¿por qué no lo vemos violeta, si ese color tiene asociado una longitud de onda aún menor que el azul? Hoy hablamos de luz, color y percepción.

Nuestra especie es única por las preguntas que nos hacemos desde la niñez. Seguro que antes que Rayleigh, mucha gente se preguntó por qué veían el cielo de color azul. Sin embargo, hasta el siglo XIX y más allá, no tuvimos una respuesta convincente a esa pregunta.

Antes de Rayleigh, en el siglo XVII, Newton mostró que la luz blanca que viene del Sol está compuesta por los siete colores principales del arcoíris, que se pueden clasificar según sus longitudes de onda: desde los 750 nm (rojo) hasta los 380 nm (violeta).

Dos siglos después, subido a hombros de gigantes como Newton y Maxwell, John Strutt, III barón de Rayleigh, explicó matemáticamente lo que algunos ya intuían; la clave del azul del cielo está en cómo la luz de cada color interacciona con la atmósfera terrestre.

La intensidad de luz esparcida por las partículas mucho más pequeñas que forman la atmósfera es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda (λ^–4). Por eso vemos el cielo azul (λ más corta) durante el día y rojo (λ más larga) en la salida o la puesta de Sol.

Profundizar en esa dependencia matemática se sale del objetivo de esta entrada, aunque parece intuitivo que las moléculas de nuestra atmósfera (nitrógeno, oxígeno, …), con tamaños inferiores a 1 nm, afecten más al azul (450 nm) que al rojo (750 nm).

Hasta aquí lo que se suele contar en las clases de Óptica. Sin embargo, si recordamos la imagen del prisma de Newton, no es el azul el color con menor longitud de onda, sino el violeta. Si el violeta se esparce más que el azul, ¿por qué no vemos el cielo violeta?

El motivo es que nuestros ojos no son igual de sensibles a todas las frecuencias. En nuestras retinas, tenemos dos tipos de células fotorreceptoras: los conos y los bastones. Aquí podéis ver una imagen de microscopía electrónica de ambos tipos de células.

Los millones de conos de nuestra retina se dividen en tres tipos, según el tipo de proteína fotosensible (opsina) que capta la luz. Por su parte, hay una única clase de bastones, los cuales intervienen cuando hay poca luz.

Si comparamos la sensibilidad conjunta de nuestros conos según el color, voilà. Nuestros fotorreceptores son mucho menos sensibles al violeta que al azul, lo cual, combinado con el esparcimiento de Rayleigh, explica el color azul del cielo.

Por este motivo, leeréis en alguna web que en realidad el cielo es violeta, aunque nosotros lo veamos azul. No es del todo cierto, pues hay un segundo motivo del dominio del azul en nuestro cielo; la luz solar también tiene menor grado de violeta que de azul.

En todo caso, nuestros fotorreceptores nos muestran un cielo más azulado de lo real. Creo que no debemos sentirnos mal por ello. Al fin y al cabo, todo receptor es subjetivo, y nuestra interpretación de las ondas electromagnéticas es suficientemente útil y bella.