Ordinariamente, entendemos por cielo terrestre la luminosidad que se genera en el aire o el conjunto de las estrellas visibles por las noches en el espacio celeste. Por otra parte, en algunas religiones este término es usado para indicar un espacio ultraterreno.
No obstante, desde la perspectiva astronómica el cielo terrestre es la esfera celeste en donde se distribuyen ciertos elementos como el sol, la luna, las estrellas y los planetas. En este sentido, es importante aclarar que las estrellas se encuentran muy alejadas de nosotros, lo cual es imposible saber cuál es la más cercana o lejana. De igual forma, se ven proyectadas en una gigantesca esfera.
Tabla de contenidos
El cielo terrestre, la atmósfera y el color azul
En el cielo terrestre y en la atmósfera hay una mezcla compuesta por varias moléculas de gases. Esta mezcla contiene vapor de agua, 1% de argón, 21% de oxígeno y un 78% de nitrógeno, del mismo modo, contiene trazas de otros gases. Por otra parte, también se encuentra una suspensión de algunas partículas de polvo, cenizas, cristales de hielo, entre otras.
En este sentido, la atmósfera posee mayor densidad cuando está cercana al cielo terrestre, de este modo influye significativamente en su color habitual. En el vacío, la luminosidad transita por una línea recta, puesto que no hay nada que la intersecte. Sin embargo, al llegar a la atmósfera, esa luz puede chocar con una molécula o un grano de polvo, dado el caso pueden suceder dos cosas:
- * Si las moléculas de polvo y las gotas de agua poseen un mayor tamaño en cuanto a la longitud de la onda observable; tendrán un efecto de espejo, reflejando una luz incidente en diversas direcciones (sin cambiar el color).
- * En el caso contrario, la luz chocaría con cualquier molécula de menor tamaño y está la absorbería para transmitirla en otra dirección. Esto es conocido como dispersión.
¿A qué se debe el tamaño el cielo?
El tamaño gigantesco se debe a que, sea cual sea el punto desde donde lo observemos, vamos a ver la mitad del universo. La otra parte del cielo terrestre se sitúan al otro lado de la Tierra, de igual forma, el universo siempre se extenderá más allá de lo que alcanzamos a ver.
No obstante, el cielo terrestre no es observable como una gran sábana que está cubriendo al planeta Tierra. En muchas ocasiones, se piensa que el cielo es un límite que pone fin al universo, lo consideramos el punto más alto, como si se tratase de un finito. Sin embargo, esta es una probabilidad no verídica.
El cielo terrestre es todo el universo expandido sobre nosotros. Astronómicamente, el cielo se conoce como la gran esfera celeste, entendiéndose este como la bóveda en donde se encuentran las estrellas, los planetas, el Sol y la Luna.
Capas del cielo terrestre
Para comprender mejor la magnitud de su coloración azul, gris e incluso negro, es necesario saber que el cielo terrestre está dividido en algunas capas:
1. Atmósfera
Se refiere a una capa gaseosa por la cual se encuentra cubierta la Tierra, manteniéndose unida al planeta gracias a la fuerza de gravedad. Su función principal es proveer los gases esenciales para la vida de sus habitantes. Es un factor principal del ciclo hidrológico, y además de que nos protege de los rayos cósmicos, se encarga de distribuir la energía solar por toda la Tierra.
2. Tropósfera
La tropósfera es la capa cuya actuación es regular térmicamente al planeta; sin esta capa, habría diferencias térmicas entre el día y la noche, las cuales serían tan exageradas que sería imposible sobrevivir. Ella comprende el 90% de la masa de aire (viento) y el 99% del vapor de agua y aerosol. Los cambios meteorológicos ocurren en esta capa (nubes, lluvias y demás fenómenos).
3. Estratósfera
Se encuentra localizada por encima de la tropósfera. Posee un espesor de 30 km aproximadamente y se compone de nitrógeno, ozono y oxígeno. En esta parte la temperatura es más alta debido a la altitud, el motivo de este efecto es por las reacciones exotérmicas provocadas por las radiaciones ultravioletas del Sol.
En este sentido, su principal función es absorber estas radiaciones para que no lleguen al planeta o en su defecto lleguen en menos proporción.
4. Mesósfera
Esta se localiza en medio de la termósfera y la estratósfera. Es la capa más alta, en donde todos los gases se encuentran mezclados, posee 35 km de espesor. Su principal función radica en la formación de ondas atmosféricas y las turbulencias que actúan en grandes escalas del espacio.
5. Termósfera
Esta capa debe su nombre a las altas temperaturas que hay en ella gracias a los gases ionizados, incluso también recibe el nombre de ionósfera. Cuando el Sol está en estado activo, la termósfera puede alcanzar los 1.500 grados centígrados.
Esta capa se encarga de reciclar el agua, absorbe la energía del Sol y a su vez crear una temperatura moderada para sobrevivir. La termósfera contribuye a la protección de la Tierra, ya que combate las temperaturas exageradamente frías que vienen del espacio. Por otra parte, también absorben un gran porcentaje de las radiaciones ultravioletas y rayos cósmicos causados por el Sol.
6. Exósfera
Es la capa más externa de nuestra atmósfera, es considerada como el borde. Realmente, la exósfera no es una capa exclusiva del planeta Tierra, más bien es la capa más exteriorizada de cualquier planeta. Se trata de una capa con menos densidad, la cual sirve como transición de las zonas que no poseen gas ni gravedad.
Se compone con densidades bajas de elementos como helio, hidrógeno y otras moléculas más pesadas como el oxígeno, nitrógeno e incluso el dióxido de carbono.
Como se pudo constatar, entre ellas no existe una barrera que las separa o las diferencia. Entre ellas solo existe una modificación en sus partículas de aire. En otras palabras, al volar desde la Tierra hacia el espacio, es imposible darse cuenta cuando llegamos al cielo terrestre, ya que este se expande cada vez más.
Fenómenos naturales que se observan en el cielo terrestre
Algunos fenómenos observados en el gran cielo terrestre son los siguientes:
- Nubes
- Arcoíris
- Aurora
- Relámpagos
- Neblina
Las esponjosas nubes
Básicamente, son una masa compuesta por gotas de agua, cristales de hielo o incluso ambas. Estas se mantienen en suspensión en el cielo terrestre y su formación se da gracias al enfriamiento del aire, el cual ocasiona la condensación de vapor de agua.
Las nubes cumplen diversas funciones, entre ellas proveer la nieve y la lluvia. Además, contribuye en la retención de calor, es decir, las nubes actúan como una manta, que evita que la temperatura se escape rápidamente al espacio. Probablemente, las temperaturas sean más elevadas cuando la noche esta nublada que cuando esta estrellada.
Las evidentes diferencias que hay en las formaciones de nubes se deben, en gran parte, a las diversas temperaturas de condensación. En este sentido, cuando las temperaturas están por debajo de congelación, estas se forman de cristales de hielo. Por otra parte, cuando se forman a partir de un aire mucho más cálido, contienen gotas de agua.
Las altas temperatura del Sol calientan los ríos y lagos, provocando que el agua suba a la capa atmosférica por medio de la evaporación; dando lugar a la formación de nubes que han almacenado ese vapor. Justo cuando esas nubes enfrentan una corriente de aire frío ocurre una condensación de ese vapor, ocasionando una precipitación, la cual conocemos como lluvia.
Arcoíris
El arcoíris que se visualiza en el cielo terrestre, tiene forma arqueada y proyecta luces multicolores. Se origina por las refracciones de la luminosidad solar en las gotas de lluvia encontradas en la atmósfera. En ese sentido, al presentar gran intensidad se aprecian siete colores; entre ellos, el rojo en su primera franja, seguido por color naranja, sucesivo el amarillo, verde, turquesa, azul y morado.
Su formación se da a partir de la descomposición de la luz, que a su vez intersecta las gotas de agua que se encuentran suspendidas en la atmósfera. Estos rayos de luz traspasan la superficie dividiéndola en dos espacios con diferente densidad, este rayo proyecta su recorrido, en otras palabras, modifica ligeramente su trayectoria. Finalmente, rebotan en una de las caras de la gota y al salir se proyecta de nuevo.
Este fenómeno suele proyectarse en cualquier lugar que contenga humedad en el aire, es decir en las salpicaduras de los ríos, o simplemente en el rocío de los mares. Para ello, el Sol debe estar localizado en una posición exacta (42 grados del horizonte).
Aurora
Se conoce como aurora a la claridad que se origina luego de la puesta del Sol. Su término significa madrugada, expresada como el “brillo que nace del Sol”. Existen varios tipos de auroras, entre ellos la aurora polar y la aurora boreal. Por otra parte, la aurora hace referencia a la primera luz del día, es decir el amanecer, conocido también como el crepúsculo matutino.
Estas proyecciones de luz se muestran como una franja con forma de óvalo posicionada sobre el planeta, siempre en el mismo sitio con relación al Sol. Habitualmente, se observan las auroras, incluso hay lugares en donde se puede observar por las noches.
Los descargados relámpagos
Estos, son un resplandor muy observable y activo, el cual se produce en las nubes a raíz de descargas eléctricas. Hay diversas hipótesis sobre cómo se produce la iluminación de los relámpagos. La intensidad de los relámpagos depende del voltaje que se produce por las velocidades de ionización de los gases que componen las nubes.
Estas descargas eléctricas son causadas por la inestabilidad de cargas negativas y positivas. En las tormentas, las partículas que chocan contra la lluvia, la nieve o el hielo acrecientan esa inestabilidad.
La niebla o neblina
La formación de la neblina se da cuando el aire que se mantiene en contacto con los mares o la tierra se enfría. Del mismo modo que las nubes, ocurre que la masa de aire cálida o húmeda alcanza su enfriamiento, llegando al punto del denominado rocío.
Existe una diferencia entre la niebla y la neblina, y es la intensidad de sus partículas, expresándose estás de acuerdo a su visibilidad. Es decir, si este fenómeno se observa en 1km o incluso menos, se denomina niebla, en cambio, si puede observar a más 1km se llama neblina.
Por otra parte, desde la distancia, la neblina puede tornarse azulina o grisácea, mientras tanto, la niebla es mucho más blancuzca. Además, la neblina hace que los rayos solares sean mucho más observables, al contrario de la niebla que por su elevada densidad dificulta la visión de estos.
¿Por qué el cielo es azul y no negro?
Cuando observamos documentales, fotografías, películas o cualquier medio visual sobre el espacio notamos que los astronautas se rodean con una inmensidad negra llamada universo. Sin embargo, al acercarse más al planeta Tierra, ese color negro cambia a azul o celeste. ¿A qué se debe esta modificación?
La respuesta radica en cómo esa luz se encuentra interactuando en la capa atmosférica. En otras palabras, sin luz solar este sería completamente negro. En este caso, las partículas que conforman esta capa terrestre están interpuestas a la iluminación solar, separándola en diversas coloraciones.
Para facilitar la comprensión, la luz blanquecina del Sol se encuentra conformada por los demás colores, de los cuales van desplazándose individualmente en forma de ondas que tienen distintas longitudes. Una comparación de ello sería el conjunto de olas, cuando estas transitan juntas son ondas cortas y cuando van alejadas son ondas largas.
Cuando esta iluminación ingresa a la atmósfera y se enfrenta a las distintas partículas y/o gases sumergidos en el aire y con base a la dimensión de ellos; pueden efectuarse diversos efectos.
¿Cuál es la coloración de la iluminación solar?
Esta iluminación está conformada por los distintos colores; que varían desde los tonos rojos, anaranjados o amarillentos, los cuales poseen una longitud superior en sus ondas respecto a los tonos verdes, azules o morados. Por su menor longitud, cuando pasan a la atmósfera, estos últimos colores tienen más posibilidad de enfrentar partículas (en mayor proporción que ellos) abarcando el cielo totalmente.
La coloración del cielo en su tono azul se debe principalmente al fenómeno conocido como la dispersión de Rayleigh, la cual hace referencia a una dispersión selectiva. Sin embargo, es muy común tener ciertas dudas sobre el color del cielo.
¿A qué se refiere el fenómeno de dispersión de Rayleigh?
Se trata de la dispersión cuya luminosidad es visible, también conocida como la radiación electromagnética causada por partículas de menor tamaño en su longitud de ondas. Se efectúan cuando esta luz transita por los fluidos y/o sólidos con apariencia transparente, no obstante, estos se ven generalmente en gases. Se considera que es el principal motivo por el cual el cielo terrestre se visualiza azul.
En este sentido, se conoce como el resultado de una polarización eléctrica de ciertas partículas. El campo eléctrico en donde oscilan las ondas luminosas actúa sobre las cargas de las partículas en cuestión, generando la oscilación en una misma frecuencia. Esa es la razón por la que esas partículas se convierten en un diminuto dipolo de radiación observable denominada luz dispersa.
Pero, ¿por qué lo observamos el cielo azul y no morado?
Ambas coloraciones son dispersadas de la misma manera; sin embargo, para la percepción y sensibilidad del ojo humano es más perceptible los tonos azules, por ello, la tonalidad violeta es desapercibida. En otras palabras, no importa desde donde observemos al cielo, pues siempre será visto en sus diversos “tonos azules”.
También es válido cuestionarse: ¿En realidad las nubes son blancas?
Las nubes son azules y no blancas, y la razón principal es por su formación, puesto que estas se forman de partículas que poseen grandes dimensiones. Inclusive, son mucho más inmensas que la longitud que poseen las ondas de iluminación solar.
Por tal motivo, se reflejan como un efecto de espejo, el cual dispersa todas las coloraciones. Justo cuando se observan las nubes, nuestros ojos visualizan todos los colores en forma blanca.
¿Qué se puede encontrar en el cielo terrestre?
Comúnmente, se puede observar las nubes y la lluvia, el Sol y la Luna, las estrellas, aviones y cometas, inclusive las aves. En algunos casos, observar el cielo y sus cosas es más complicado. Por ejemplo, las estrellas y la Luna están en el cielo durante el día, pero no se pueden observar por la iluminación del Sol.
Realmente, el Sol es una estrella más que se encuentra muy cercana al planeta Tierra. Por tal razón, cuando el Sol se va escondiendo, es decir baja por el horizonte, la luminosidad es menos, lo cual facilita que la Luna y las estrellas sean observables. Por otra parte, cuando la luz solar va desvaneciéndose, dificulta que otras cosas sean vistas, por ejemplo, el arcoíris.
Elementos que se encuentran en el cielo
Principalmente, el cielo se compone de los siguientes elementos:
* Nitrógeno (N2). Este elemento representa un 78% del volumen de aire que se encuentra en el cielo. Se halla formado por ciertas moléculas que poseen 2 átomos, por ello su fórmula química es N2. Por otra parte, es un gas inerte que no tiende a reaccionar con otros elementos.
Este es un componente químico presente en las proteínas, desempeña funciones importantes en el organismo del ser vivo. Proporciona materiales regeneradores de órganos y tejidos, además participa en la formación de anticuerpos, enzimas y hormonas.
* Oxigeno (O2). En este caso, el oxígeno representa el 21% del volumen de aire presente en el cielo. También, se encuentra formado por dos átomos, por lo que su fórmula química es O2. A diferencia del nitrógeno, este es un gas altamente reactivo, además es esencial para la vida de los seres vivos.
Las células requieren del oxígeno para poder producir la energía. Para ello, los pulmones absorben este elemento del aire que se respira, seguidamente, viaja por la sangre hasta llegar a todos los órganos y tejidos del cuerpo.
* Argón (Ar). Por su parte, este elemento constituye el 0.93% del volumen del aire. Además, es un gas noble, raro o inerte que no reacciona con otras sustancias. El argón se usa en la industria eléctrica, ya que sirve para llenar las bombillas o focos de luz incandescentes. También, es utilizado en los procesos de soldaduras, y sirve como sustituto al nitrógeno en la fabricación de metal.
Este es un gas que permite la retención del calor que se origina en las radiaciones terrestres y solares. Por ello, este compuesto es el factor principal que origina un efecto invernadero.
* Ozono (O3). Este elemento es un gas menor que está inmerso en la estratósfera. Posee tres átomos de oxígeno, por ello, se distingue como O3. Es un gas con mucha importancia para la supervivencia del planeta Tierra, puesto que se produce partiendo del oxígeno sumergido en la capa atmosférica. Este se encarga de absorber la mayoría de las radiaciones provenientes del Sol.
* Vapor de agua (H2O). Su porcentaje en el volumen del aire es muy variable ya que participa en el proceso y formación de las nubes. Al igual que el ozono, es un causante directo del efecto invernadero. Cuando el agua se presenta como vapor en la atmósfera es un gas esencial, gracias a su gran capacidad para absorber, así como el volumen que posee.
* Partículas líquidas y sólidas. Generalmente, se encuentran muchas de estas partículas, no obstante, en la mayoría de los casos son sólidas. Un ejemplo de ello, es el polvo encargado de levantar el polen o el viento. Los materiales de estas partículas poseen distintas distribuciones, las cuales dependen del viento y de las actividades humanas.
Por su parte, hay otros tipos de partículas (líquidas) sumergidas en la atmósfera; tal es el caso del agua que se encuentra suspendida y participa en la formación de las nubes.
¿Qué ocurre en el cerebro cuando observamos el cielo?
Habitualmente, cuando se observa el cielo, hacemos una construcción mental que nos lleva a creer que el cielo es una gran esfera celeste. La razón de este primer pensamiento es la información que nuestro cerebro y ojos captan. La proporción y la distancia de un ojo con el otro permiten captar el volumen real de un objeto, sin embargo, esto ocurre solo hasta un cierto punto (estereoscópica).
Luego de alcanzar la visión estereoscópica, los demás objetos que se visualicen se percibirán como si estuviesen sumergidos en una misma distancia. Esto se debe a que son proyectados en la mente sobre un único plano.
Sin embargo, cuando usamos el raciocinio común, la percepción anteriormente descrita se modifica. Cuando se observa el cielo se visualiza lo lejano que están los objetos de la Tierra, pero el cerebro los coloca todos en un único plano. Al girar la vista en distintas direcciones, se percibe como una gran cúpula que tiene límites en el horizonte, y nosotros alojados en el centro.
Finalmente, el interés humano ha llevado a que se realicen distintas y profundas investigaciones para estudiar el cielo terrestre, descubriendo todos los elementos y fenómenos naturales anteriormente descritos.
Referencias:
https://es.wikipedia.org/wiki/Cielo
http://agroambient.gva.es/es/web/calidad-ambiental/la-atmosfera-y-sus-capas
www.pnc.com/es/about-pnc/corporate-responsibility/grow-up-great/lesson-center/our-sky/whats-in-the-sky.html
www.elespanol.com/curiosidades/naturaleza-planeta-tierra/por-que-el-cielo-es-azul-respuesta-razon-atmosfera-nubes-planeta-tierra/494701604_0.amp.html
https://climatologia.sanfrancisco.utn.edu.ar/noticia/si-el-espacio-es-negro-por-que-vemos-el-cielo-azul-2
https://es.wikipedia.org/wiki/Dispersi%C3%B3n_de_Rayleigh
0 comentarios