Por qué el cielo es azul y no violeta

La pregunta de por que el cielo es azul es uno de los ejemplos favoritos de la fisica para mostrar como una observacion cotidiana tiene detras una explicacion que combina ondas electromagneticas, la composicion de la atmosfera y la fisiologia del sistema visual humano. La respuesta completa involucra tres fenomenos separados que se combinan para producir lo que vemos.

El primero es la dispersion de Rayleigh. Cuando la luz solar, que contiene todos los colores del espectro visible, atraviesa la atmosfera, las moleculas de nitrogeno y oxigeno dispersan la luz en todas las direcciones. Pero no la dispersan de forma uniforme: la dispersion es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. Eso significa que la luz de longitud de onda corta, el azul y el violeta, se dispersa mucho mas que la de longitud de onda larga, el rojo y el naranja. En el amanecer y el atardecer, cuando la luz atraviesa mas atmosfera en angulo oblicuo, el azul se dispersa tanto que desaparece del rayo directo y queda el rojo y el naranja, generando los colores del crepusculo.

El segundo fenomeno es la sensibilidad espectral del ojo humano. Si la dispersion de Rayleigh fuera el unico factor, el cielo deberia verse violeta, porque el violeta tiene longitud de onda mas corta que el azul y se dispersa todavia mas. La razon por la que vemos azul es que los conos del ojo humano son significativamente mas sensibles al azul que al violeta: el sistema visual tiene tres tipos de conos que responden al rojo, al verde y al azul, y la combinacion de mayor dispersion de luz azul con mayor sensibilidad de los conos a ese rango del espectro produce la percepcion del cielo azul. El violeta esta ahi, pero lo vemos menos porque nuestros ojos estan disenados para ello.