La pregunta sobre por qué el cielo es azul es una de las más frecuentes entre los niños, y su respuesta involucra una física muy elegante de la luz. La luz del Sol parece blanca porque contiene todos los colores del espectro — desde el rojo hasta el violeta. Cuando esta luz entra en la atmósfera terrestre, choca con moléculas de gas como el nitrógeno y el oxígeno.
Estas moléculas del aire dispersan la luz en un fenómeno llamado dispersión de Rayleigh, nombrado en honor a Lord Rayleigh quien lo explicó en el siglo XIX. La característica de la dispersión de Rayleigh es que es mucho más intensa para la luz de longitud de onda corta (azul y violeta) en comparación con la luz de longitud de onda larga (rojo y naranja). Cuantitativamente, la intensidad de la dispersión es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda — lo que significa que la luz azul (longitud de onda ~450 nm) se dispersa aproximadamente 10 veces más que la luz roja (longitud de onda ~700 nm).
Entonces, ¿por qué el cielo parece azul y no violeta? En realidad, la luz violeta se dispersa más fuerte que la luz azul. Sin embargo, hay dos razones por las que el cielo parece azul: primero, el Sol emite más luz azul que violeta; segundo, los ojos humanos son más sensibles al azul que al violeta.
El mismo fenómeno explica por qué el cielo tiene tonos rojos y naranjas durante la salida y la puesta del Sol. Cuando el Sol está bajo en el horizonte, su luz debe atravesar una capa de atmósfera mucho más gruesa. La luz azul se dispersa completamente en este trayecto, dejando solo la luz roja y naranja que llega a nuestros ojos.