¿Por qué el cielo se ve azul? Los instrumentos con los que el científico John Tyndall logró descubrirlo

A lo largo de la historia, muchos científicos han buscado comprender cómo funciona la naturaleza. En su forma más pura, se trata solo de eso: el deseo de entender, sin tener en cuenta cuán útiles o rentables puedan ser los descubrimientos.

Algunos llaman a ese enfoque de la ciencia como “investigación impulsada por la curiosidad” o “investigación sin límites”.

Uno de los mejores ejemplos de los practicantes de esta forma pura de descubrimiento es el físico irlandés John Tyndall (1820-1893). Se trata de un investigador que hizo enormes contribuciones a la ciencia, como probar los orígenes de las enfermedades transmitidas por el aire y demostrar que un respirador de algodón podía filtrar gérmenes.

Hoy el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) califica la contaminación del aire como “la mayor amenaza ambiental para la salud pública a nivel mundial”, calculando que provoca la muerte prematura de hasta 7 millones de personas en todo el mundo.

Su trabajo es particularmente importante en este Día Internacional del Aire Limpio por un Cielo Azul.

“El cielo en una caja”

Además de ser un erudito, Tyndall era un romántico. Practicaba el montañismo y pasaba mucho tiempo en los Alpes. A menudo hacía una pausa al atardecer pues las puestas de Sol y su magnífica gama de colores lo dejaban extasiado.

Fue por eso que se propuso comprenderlas y, con ello, logró inspirar a generaciones de científicos a realizar investigaciones fundamentales.

Su ilimitada curiosidad y su interés por la naturaleza lo llevaron a explorar una amplia gama de temas y a hacer muchos descubrimientos claves para la ciencia. Fue él, por ejemplo, quien demostró por primera vez que los gases en la atmósfera absorben calor en grados muy diferentes, descubriendo así la base molecular del efecto invernadero.

De hecho, algunos consideran a Tyndall como uno de los cofundadores de la ciencia del clima.

Para encontrar respuestas a sus diversas preguntas, inventó experimentos para los que construyó varios aparatos, algunos muy sofisticados, que requerían, además, de una profunda comprensión teórica y una tremenda destreza.

Pero cuando quiso saber por qué el cielo se ve azul en el día y rojo al atardecer, los instrumentos que usó fueron sencillos. Armó un simple tubo de vidrio para simular el cielo y usó una luz blanca en un extremo para simular la luz del Sol.

Descubrió que cuando llenaba gradualmente el tubo de humo, el haz de luz parecía ser azul desde un costado pero rojo desde el otro extremo. Se dio cuenta de que el color del cielo es el resultado de la luz del Sol dispersándose por las partículas en la atmósfera superior, en lo que ahora se conoce como el “efecto Tyndall”.

Otro de sus aparatos fue aún más simple. Se trataba de un tanque de vidrio lleno de agua, al que le agregaba unas gotas de leche. Lo que hacía la leche era introducir algunas partículas en el líquido.

Una vez lista la sencilla receta, Tyndall encendió una luz blanca al lado de un extremo del tanque. Inmediatamente vio que el tanque se iluminaba con diferentes colores.

A Tyndall le fascinaba el experimento. En su estilo típicamente poético, lo describió como “el cielo en una caja”. Y es que a un lado del tanque, la solución era azul. Pero a medida que viajaba hacia el otro lado, se iba tornando más amarilla, hasta volverse anaranjada y hasta roja, como el atardecer.

Del azul a los colores del atardecer

Tyndall sabía que la luz blanca está hecha de todos los colores del arcoíris. Así que pensó que la explicación de ese fenómeno que tanto lo cautivaba era que la luz azul tenía una mayor probabilidad de rebotar y dispersar las partículas de leche en el agua.

Ahora sabemos que esto se debe a que la luz azul tiene una longitud de onda más corta que los otros colores de luz visible. Eso significa que la luz azul es la primera en dispersarse por todo el líquido. Por eso, la parte más cercana a la fuente de luz se ve azul.

También es por eso que el cielo es de dicho color: porque la luz azul del Sol tiene una mayor probabilidad de dispersarse en la atmósfera. Pero el tanque también explica los colores del atardecer.

A medida que la luz penetra más profundamente en el agua lechosa, todas las longitudes de onda más cortas de la luz se dispersan, dejando solo las longitudes de onda más largas de naranja y rojo. Entonces, el agua se ve progresivamente más anaranjada y, si el tanque es lo suficientemente largo, roja. Eso es lo que ocurre con el cielo.

A medida que el Sol se pone más bajo, su luz tiene que viajar a través de más atmósfera, por lo que las longitudes de onda azules más cortas se dispersan por completo, dejando solo la luz anaranjada y roja, haciendo que el cielo se vea de esas tonalidades al atardecer.

Hoy sabemos que la luz se dispersa principalmente en las moléculas de aire, en lugar de partículas de polvo, como pensaba Tyndall. Pero, aunque su explicación fue incorrecta en detalles, fue absolutamente certera en su principio. De hecho, la mala interpretación de sus resultados fue lo que llevó a Tyndall a hacer su descubrimiento más importante.

Una caja y algo de polvo

Siendo un científico curioso, Tyndall decidió proceder y llevar a cabo más experimentos. Entonces tomó una caja de aire llena de polvo y dejó que éste se asentara por días y días y días. Llamó a esa muestra, con todo el polvo asentado, “aire ópticamente puro”.

Luego comenzó a poner cosas en la caja para ver qué pasaba: primero puso un pedazo de carne; luego, un poco de pescado; e incluso le añadió muestras de su propia orina. Y notó algo muy interesante. Ni la carne ni el pescado se pudrieron, y su orina no se nubló. Según dijo “siguió tan clara como un jerez fresco”.

Lo que había creado no era aire libre de polvo u ópticamente puro. Sin darse cuenta, Tyndall lo había esterilizado. Dejó que todas las bacterias se asentaran y se pegaran al fondo de la caja. El aire quedó libre de gérmenes.

Puede que no haya sido su intención original, pero Tyndall proporcionó evidencia decisiva para una teoría controvertida de la época: la descomposición y la enfermedad son causadas por microbios en el aire. También demostró que una forma de filtrar el polvo era a través del algodón. Y experimentos posteriores demostraron que el proceso de filtrado era más eficaz cuando se aplicaba a la respiración humana.

Tyndall era un hombre que investigaba exclusivamente por el ansia de conocimiento, sin una focalización a priori vinculada a un problema del mundo real. No se propuso descubrir los orígenes de las enfermedades transmitidas por el aire cuando comenzó a explorar los colores del cielo, pero eso fue exactamente lo que hizo.

De hecho, su caso hace que la otra forma en la que se le llama a este tipo de investigación guiada por la curiosidad en inglés (y que se usa en menor grado en español) suene muy apropiada: “blue-sky investigation” o “investigación de cielos azules”.

*Este artículo es una actualización de otro publicado originalmente en 2019.

Por BBC Mundo

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