¿Por qué el sol es rojo por la mañana y por la tarde pero blanco al mediodía? ¿Será porque no hay suficiente motivación?
Sabemos que la luz del sol se compone de siete colores, que pueden estar separados por un prisma, a saber, rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
La Tierra tiene una atmósfera espesa y la luz del sol atraviesa la atmósfera antes de llegar al suelo. Debido a que la atmósfera puede absorber y dispersar la luz solar, la luz solar que llega al suelo cambia.
En particular, el efecto de dispersión de la atmósfera sobre la luz solar es muy evidente. Los principales componentes de la atmósfera son diversas moléculas de gas, con una escala que va del nanómetro al micrómetro. Existen dos mecanismos principales de dispersión para que la luz solar penetre en la atmósfera.
(1) Dispersión de Rayleigh
La longitud de onda de la luz visible es más larga que la de las moléculas de gas. Cuando la luz solar pasa entre las moléculas de gas, provoca la dispersión Rayleigh de la luz solar. La intensidad de la dispersión de Rayleigh es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda, por lo que cuanto más corta es la longitud de onda, más fácil es dispersarse. La capacidad de dispersión de la luz azul es mayor que la de la luz roja.
(2) Dispersión de Mie
La longitud de onda de la luz visible es equivalente al tamaño del polvo. La dispersión causada por el polvo en este momento se llama dispersión de Mie, y la intensidad de la dispersión de Mie es inversamente proporcional al cuadrado de la longitud de onda.
Para la atmósfera terrestre, cuando hace buen tiempo (excepto en tiempo de niebla, tiempo de neblina, etc.), la densidad molecular de los gases en la atmósfera es mucho mayor que la del polvo, por lo que la dispersión de Rayleigh es más probable que ocurra.
Mediodía
En latitudes bajas, al mediodía, el ángulo de altitud del sol es el mayor y el espesor de la atmósfera por el que necesita pasar la luz del sol es el más corto. La luz del sol en este momento es básicamente una mezcla de siete colores, por lo que es blanca; la dispersión de la luz azul-violeta es la más obvia. Como el ojo humano es sensible a la luz azul, el cielo es azul.
Amanecer y atardecer
Al atardecer y al amanecer, el ángulo de altitud del sol es menor y la luz del sol necesita pasar a través de una atmósfera más lejana para llegar al suelo. En este momento, la luz azul violeta más dispersa se ha agotado, mientras que la luz roja más dispersa aún existe, por lo que el sol es rojo.
Además, por la mañana hay más humedad en la atmósfera, lo que también afecta a la dispersión de la luz solar. En tiempo de niebla, la dispersión de Mie es más grave.