¿Por qué el cielo es azul? ¿Y los demás colores donde están?

Los colores que vemos en el cielo son resultado de las diferentes dispersiones que puede sufrir una onda electromagnética, en este caso, la luz solar:

La dispersión de Rayleigh – El cielo

La dispersión de Rayleigh es la dispersión de la luz visible o cualquier otra radiación electromagnética por partículas cuyo tamaño es mucho menor que la longitud de onda de los fotones dispersados. 
El sol, nos envía radiación electromagnética en multitud e longitudes de onda, que al llegar a nuestra atmósfera choca con las diferentes partículas del aire. Parte de la energía que transmiten los fotones se transfiere a estas partículas que vibran y emiten luz en todas las direcciones.
Las ondas cortas (azules y violetas) son las que tienen una mayor carga energética y, por tanto, mayor difusión. Como nuestros ojos son más perceptivos al azul, el color que percibimos de forma genérica en el cielo, es el azul.
En el amanecer y el atardecer, la luz solar no da de forma perpendicular, sino que tiene un mayor ángulo. Esto hace que la luz tenga que recorrer mucha más distancia a través de la atmósfera, lo cual hace que se pierdan las longitudes de onda cortas y permanezcan las largas. Por ese motivo prevalecen los colores rojizos. En este efecto también influye la cantidad de polvo que haya en la atmósfera.

La dispersión de Mie – Las nubes

La difusión de Mie es la dispersión de la luz visible o cualquier otra radiación electromagnética por partículas cuyo tamaño es mayor que la longitud de onda de los fotones dispersados. 

Este fenómeno se aplica, de forma tradicional, a las nubes. Las partículas absorben una parte de la luz y reflejan el resto, como pequeños espejos. Aquí el color depende de la composición de la partícula. En el caso de las nubes, si son poco densas, tienden a reflejar todas las longitudes de onda, aparecen blancas. Pero si están muy cargadas de agua, este efecto se acentúa y favorece la aparición de colores grises.

La dispersión completa de la luz – El Arco Iris

Como no puede ser de otra manera, ya que hemos llegado hasta aquí, terminaremos hablando de la descomposición de todos los colores de la luz, es decir del arco iris.
Cuando la luz solar incide sobre muchas gotas de agua (lluvia), ésta se refracta en un ángulo y dirección determinada formando el arco iris. El índice de refracción del agua está en función de la longitud de onda y mide la cantidad de luz refractada y el ángulo de refracción. En cuanto al ángulo de refracción, como veremos, para la formación del arco iris varía mínimamente con la longitud de onda.
Los rayos del Sol involucrados con la formación del arco iris salen de las gotas de lluvia con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. Se trata del ángulo del arco iris, descubierto por René Descartes en el año de 1637.
Como el ángulo de salida es de 138º, la luz no se refleja exactamente hacia su origen. Por tanto el arco iris no se observa si nos encontrarnos exactamente entre el Sol y la lluvia. Posicionados en cualquier otro ángulo y siempre con la vista frente a un arco iris, el Sol estará detrás de nosotros. Además, veremos dicho arco iris bajo un ángulo de 42º (suplementario de 138º):
Explicación Arco Iris
Explicación Arco Iris

Para ser más precisos, es la luz amarilla la que es dispersada a 138 grados de su trayectoria original (el centro del arco iris y la mayor energía de la luz solar).

La luz de otros colores es dispersada en ángulos algo distintos. La luz roja del arco iris se dispersa en una dirección ligeramente menor que 138 grados (por eso el rojo está dentro), mientras que la luz violeta sale de las gotas de lluvia en un ángulo un poco mayor (y los azules están por fuera).

Si habéis llegado hasta aquí es porque os gusta la espectacular belleza de los colores en el cielo:

Cielo, nubes y arco iris
Cielo, nubes y arco iris

La fotografía es, sencillamente, genial.

Fuentes:

http://wikipedia.es

http://enamoradosdelaciencia.blogspot.com.es/2013/05/mama-porque-el-cielo-es-azul.html

http://eltiempodelosaficionados.com

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