Una de las preguntas eternas que durante mucho tiempo se pensó sin respuesta es qué causa que el cielo se vea azul. La ciencia moderna y la comprensión de las ondas de luz han proporcionado una respuesta, aunque muchas respuestas falsas siguen siendo populares. Lo que hace que el cielo se vea azul es el resultado de la dispersión electromagnética, utilizando la luz del sol y las partículas de la atmósfera de la Tierra.
Para comprender qué hace que el cielo se vea azul, debe comprender cómo funcionan las ondas de luz. Una onda de luz es un campo vibratorio de energía que viaja en ondas. La distancia de una onda a la siguiente se llama longitud de onda y determina el color de la luz. La luz del sol contiene todos los colores diferentes; todos se mezclan para formar una luz blanca que viaja en línea recta hasta toparse con algo. Dependiendo del objeto con el que choca, la luz se puede dividir en diferentes longitudes de ondas de luz. Las ondas de luz más cortas corresponden a los colores azul y violeta, que también tienen la energía más contenida y la frecuencia más alta.
Cuando una onda de luz golpea una partícula de gas, como las que componen la atmósfera que rodea la tierra, la partícula puede absorber parte de la energía de la onda. Cualquier energía que absorba la partícula, irradia o refleja. Debido a que tienen la frecuencia más alta, las ondas de luz azul se absorben mucho más a menudo que sus compañeros más lentos y menos enérgicos.
La dispersión de Rayleigh, un proceso que lleva el nombre del científico inglés que la descubrió, describe lo que hace que el cielo se vea azul. Debido a las texturas microscópicas en las superficies de las partículas de la atmósfera, la luz azul absorbida no solo irradia o se refleja en una dirección, sino que se dispara en todo tipo de direcciones. Cuando miras al cielo, ves la luz dispersa que rebota por toda la atmósfera.
La dispersión de Rayleigh también describe por qué el cielo parece aclararse en color hacia el horizonte. Debido a que estás mirando el cielo mucho más lejos, las ondas de luz atraviesan más aire para llegar a ti. Cuanto más lejos miras, menos concentrada se vuelve la dispersión, causando tonos azules más claros cerca del borde del horizonte.
Si se pregunta por qué, al amanecer o al atardecer, el cielo se vuelve rojo y naranja, este también es un proceso de dispersión. Cuando el sol está cerca del horizonte, debe pasar por mucha más atmósfera. Mientras lo hace, las ondas de luz más largas que pasan a través de capas más delgadas de la atmósfera son las únicas ondas que no se difunden completamente por la dispersión. Las ondas de luz más largas forman los colores naranja y rojo, de modo que esa es la luz que se hace visible al amanecer y al atardecer.
Las explicaciones falsas populares sugieren que el cielo es azul porque la luz se refleja en los océanos azules. De hecho, funciona al revés. Lo que hace que el océano se vea azul es lo mismo que hace que el cielo se vea azul. El océano está reflejando el color del cielo, por lo que si el cielo está disperso de luz azul, las partículas en el océano recibirán y dispersarán principalmente la luz azul.