Los colores del cielo observado cambian según la hora del día. En condiciones de cielo despejado, en horas de la tarde se aprecia un azul intenso, pero al amanecer y al atardecer aparecen colores amarillos, anaranjados y rojos. Los colores que vemos en el cielo son el resultado de un fenómeno óptico llamado dispersión de Rayleigh.
La luz como onda electromagnética
La luz que proviene del Sol no es más que una onda electromagnética . La radiación electromagnética es una de las formas en que la energía se propaga a través del espacio. Si ordenamos las ondas electromagnéticas según sus parámetros característicos, por ejemplo, frecuencia, longitud, etc., obtenemos un espectro. El espectro electromagnético representa todos los tipos de radiación que existen en el universo. La luz visible (rango de 380 nm a 780 nm) es solo una pequeña parte de todo el espectro electromagnético, es decir, la parte que podemos ver. Se comporta como una onda y como una corriente de partículas. Este fenómeno se llama dualidad onda-partícula. La luz blanca se crea combinando varios colores simples, llamados colores primarios. Son visibles, por ejemplo, como un arco iris (luz blanca dispersada en gotas de agua). Dentro del espectro electromagnético correspondiente a la luz blanca, la luz roja tiene la longitud de onda más larga y la luz violeta la más corta.
¿Por qué vemos colores específicos?
Cada rango del espectro de luz blanca tiene asignados colores específicos. Tal radiación que cae sobre un objeto en particular será absorbida o reflejada por él. Por ejemplo, una hoja que recibe luz la absorbe, a excepción de la longitud de onda verde. El fragmento no absorbido del espectro se dispersa en todas las direcciones. Parte de esta radiación llegará al ojo y el cerebro "dirá" que la hoja es verde. Observamos otros colores de manera similar, por ejemplo, rojo fresa. Lea más aquí .
la dispersión de Rayleigh
Mirando al cielo, en realidad estamos observando la parte de la atmósfera que es visible desde la superficie de la Tierra. La onda de luz proveniente del Sol no viaja en línea recta. Se encuentra con una serie de obstáculos en su camino. Se trata de muchas moléculas (principalmente nitrógeno y oxígeno), polvo, gotas de agua y cristales de hielo suspendidos en el aire. Provocan la dispersión de la luz visible, su reflexión o absorción. Para que la radiación llegue a la Tierra, debe atravesar todos estos obstáculos. Resulta que cuando cae sobre partículas suspendidas en la atmósfera, la luz se dispersa, y de todo el espectro, el color azul es el más afectado. Este efecto se llama dispersión de Rayleigh y es responsable del color azul del cielo. En 1899, John Rayleigh demostró que la intensidad de la luz dispersada es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. Esto significa que la luz azul (que vemos en el cielo) se dispersa cuatro veces más que la luz roja porque tiene una longitud de onda más corta en el espectro de la luz blanca. Sin embargo, las longitudes de onda correspondientes al color violeta son más cortas, por lo que el cielo debería ser violeta. ¿Por qué no es así? Una de las razones de este fenómeno es que la intensidad de la radiación violeta que llega a la Tierra es mucho menor. Además, nuestros ojos son cientos de veces menos sensibles a la luz violeta que a la azul. 
Otros colores del cielo
La forma en que vemos el cielo se debe al fenómeno de dispersión de Rayleigh, que establece que las longitudes de onda cortas, responsables del color azul, se dispersan mucho más que las longitudes de onda largas. Sin embargo, el color del cielo cambia durante el día. El cielo azul solo se observa durante unas horas por la tarde. ¿Por qué cambia al amanecer y al atardecer? ¿Por qué cuando el sol se pone, el color del cielo cambia de azul, amarillo y finalmente rojo intenso? Esto está relacionado con el camino que deben recorrer los rayos del sol para llegar a la Tierra. Cuanto más bajo brilla el Sol en la bóveda celeste, mayor es esta distancia. La luz blanca, por tanto, incide con un ángulo pequeño y las longitudes de onda más cortas, es decir, las asignadas a los colores violeta y azul, se dispersan demasiado y no llegan al ojo del observador. Sólo son visibles los colores característicos de longitudes de onda largas, es decir, amarillo y rojo. Provocan el color característico del cielo al atardecer. Como curiosidad, cabe mencionar que la fórmula propuesta por Rayleigh se refiere a la dispersión sobre pequeñas partículas suspendidas en la atmósfera. No se relaciona, por ejemplo, con gotas de agua o cristales de hielo. La dispersión sobre especies más grandes se explica por la solución de Mie, descrita en 1908. Dice que la luz blanca que cae, por ejemplo, sobre las nubes, que consisten en partículas de agua y hielo, se dispersa por igual, independientemente de la longitud de onda. Como resultado, las nubes aparecen blancas. Lea también:¿cómo describimos los colores ?
