El cielo es azul desde la tierra debido a la dispersión de la luz solar en la atmósfera terrestre. Sin embargo, desde el espacio, el cielo aparece negro porque no hay atmósfera presente para dispersar la luz y, por lo tanto, la luz no puede ser dispersada.
El cielo es azul gracias a la dispersión de Rayleigh, un fenómeno físico que se refiere a la forma en que la luz del Sol transita en el aire. La luz solar contiene todos los colores visibles, pero los colores no tienen la misma facilidad para atravesar nuestra atmósfera. Los colores azules y violetas se dispersan muy eficazmente, rebotando mucho más fácilmente en las moléculas del aire que el rojo o el naranja. Así que, aunque la luz dispersada es sobre todo violeta y azul, nuestros ojos captan sobre todo el azul, ya que son más sensibles a este color. Por eso, desde la Tierra, vemos el cielo azul casi todo el tiempo.
La atmósfera actúa como un verdadero filtro. Está compuesta por moléculas de aire (principalmente nitrógeno y oxígeno) que difunden la luz del Sol. Precisamente a esto se le llama dispersión de Rayleigh: afecta sobre todo a los rayos azules del espectro luminoso, devolviéndolos por todo el cielo. Los otros colores, como el rojo o el naranja, atraviesan más fácilmente con menos dispersión, excepto al amanecer o al atardecer, cuando su trayecto en el aire es más largo. Sin esta capa gaseosa sobre nuestras cabezas, como en la Luna, simplemente veríamos un cielo completamente negro, incluso en pleno día, con el Sol brillando en el medio. Es realmente gracias a nuestra pequeña capa de atmósfera protectora que podemos admirar este azul familiar cada día.
Desde el espacio, se ve directamente en el vacío, sin atmósfera para difundir la luz del Sol. Sin embargo, este vacío espacial prácticamente no difunde la luz porque contiene muy pocas partículas. Así que no hay nada que refleje o disperse los rayos luminosos hacia tus ojos, por lo tanto, ningún destello de color para iluminar la vista, de ahí este negro profundo. En resumen, desde el espacio, solo observas la luz directa de las estrellas o de los planetas: entre ellas, solo hay un inmenso vacío oscuro. Sin efecto Rayleigh, sin difusión: la belleza del cielo azul se convierte entonces en un negro total.
Nuestro ojo capta la luz gracias a células sensibles llamadas conos y bastones. Los conos gestionan principalmente la visión durante el día y detectan los colores, mientras que los bastones aseguran la visión en la oscuridad, sin distinguir demasiado los colores. Durante el día, son sobre todo los conos los que están activos: perciben mejor los colores en longitudes de onda cortas como el azul. Por lo tanto, el cielo nos parece azul brillante. En cambio, en la oscuridad del espacio, ninguna luz difusa llega a nuestros ojos directamente, así que nuestras células sensibles captan muy poca información luminosa: esto explica que veamos el cielo espacial como totalmente negro. En resumen, nuestros ojos influyen claramente en cómo percibimos el color del cielo según el entorno luminoso en el que nos encontramos.
Durante las misiones Apollo, los astronautas informaron que el cielo visto desde la superficie lunar era totalmente negro, a pesar del Sol brillante en el cielo, simplemente porque la Luna no tiene atmósfera. En la Tierra, en la cima de altas montañas como el Everest, el cielo aparece de hecho de un azul más oscuro que a baja altitud: hay menos moléculas de aire para dispersar la luz solar. También es por eso que cuando un avión asciende muy alto en la estratósfera, más allá de 20 kilómetros de altitud, se ve el cielo volverse progresivamente más oscuro. Desde la Estación Espacial Internacional (ISS), los astronautas ven la Tierra con un hermoso borde azul en el horizonte, pero al mirar directamente hacia el espacio, todo es completamente negro, ya que no hay nada para dispersar la luz.
¿Sabías que el verdadero color del Sol observado desde el espacio es blanco? Desde la Tierra, aparece amarillo debido a la dispersión atmosférica de la luz solar.
¿Sabías que el fenómeno de la dispersión de Rayleigh, responsable del color azul del cielo, es también el mismo fenómeno que explica el color azul del iris humano cuando no contiene muchos pigmentos?
¿Sabías que en la Luna, el cielo siempre parece negro incluso durante el día, porque no tiene una atmósfera capaz de dispersar la luz como lo hace la de la Tierra?
¿Sabías que en planetas con una atmósfera muy diferente, como Marte, el cielo a menudo aparece rosado durante el día y azul al atardecer, exactamente al contrario que en la Tierra?
No, si la atmósfera terrestre desapareciera bruscamente, el cielo aparecería inmediatamente negro, incluso a plena luz del día. La luz solar ya no sería dispersada por las moléculas de aire, y no habría ningún fenómeno óptico que le diera un color azul.
Los astronautas perciben los colores de manera diferente en el espacio debido a la ausencia de atmósfera. Cuando miran hacia la Tierra o hacia otros planetas, realmente ven los colores propios de las superficies o nubes que reflejan la luz solar. Sin embargo, al mirar directamente hacia el espacio, no ven los colores ricamente dispersos que nosotros percibimos desde la Tierra. Por lo tanto, sus imágenes del cielo son generalmente negras con estrellas brillantes.
El color del cielo depende de la composición química y del grosor de la atmósfera. En Marte, por ejemplo, la atmósfera es delgada y está llena de polvo, lo que le da al cielo un tono rojizo o rosado. En Venus, la atmósfera densa compuesta principalmente de dióxido de carbono y ácido sulfúrico tendrá una apariencia más amarillenta. Así, el azul terrestre no es universal en el sistema solar.
Aunque las estrellas emiten luz de forma continua, el espacio aparece negro principalmente debido a su inmensidad: los contenidos estelares están distribuidos de manera distante. Así, la mayoría de las regiones observadas directamente no tienen fuentes de luz lo suficientemente cercanas o potentes como para iluminar significativamente el fondo oscuro del espacio.
Al atardecer, la luz debe atravesar una mayor cantidad de atmósfera terrestre. Las longitudes de onda cortas (azul y violeta) se dispersan fuertemente por difusión, permitiendo principalmente el paso de longitudes de onda más largas como el naranja o el rojo, lo que le da ese tono característico al cielo.
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