Este efecto óptico esta relacionado con muchos fenómenos astronómicos y atmosféricos.
El efecto Tyndall.
¿Alguna vez has visto la luz del Sol pasando entre nubes gruesas, haciendo hermosos haces hacia abajo?
O cuando te despiertas a la mañana ¿No has visto pasar los haces de luz a través de la persiana, que se ven rectilíneos hasta que iluminan la pared?
Al principio no parece nada extraño, salvo un detalle: un haz de luz no debería ser visible. Solo se ve cuando pega contra un objeto fisico. Para probarlo, si tenes un láser, apaga la luz e ilumina la pared: el láser no se ve hasta que choca contra la pared o algún objeto físico.
Entonces ¿Como se ven esos haces de luz?
Para entenderlo primero tenemos que ver algunas cosas.
Los coloides
Un coloide es la suspensión de partículas pequeñas en un medio. Estas partículas pueden ser sólidas, liquidas o gaseosas. El medio donde están suspendidas también puede estar en cualquiera de las tres fases.
Todos estamos en contacto con coloides a diario, sin saberlo.
Por ejemplo: Si las partículas son sólidas y el medio gaseoso, estamos en presencia de humo, como el de los cigarrillos. Si son liquidas en gas, es niebla o un spray. Una emulsión es un coloide liquido-liquido, como la mayonesa.
¿Pero que diferencia hay con una solución? Si recordas lo que viste alguna vez en química, una solución es una suspensión de moléculas en un medio. Parece la misma definición que la de un coloide, pero no lo es: la diferencia es el tamaño de las partículas suspendidas: en un caso (la solución) son moléculas, del orden de tamaño de diezmillonésimas de milímetro. En el otro, las partículas son cientos o miles de veces mayores.
Esta pequeña diferencia produce efectos observables. Por ejemplo si coloco en un vaso con agua un poco de sal (solución), y en otro agua con unas gotas de leche (coloide) e ilumino ambos vasos con un láser, la solución común no mostrará el haz de luz atravesándola (la sal), en cambio la leche si.
Puede verse claramente el efecto Tyndall. El vaso de la derecha tiene una solución, mientras que el de la izquierda contiene un coloide.
El haz de laser solo se ve en el segundo. Este fenómeno se llama efecto Tyndall, y es la dispersión de la luz al atravesar de un coloide. Se puede utilizar justamente para distinguir coloides de soluciones.
¿Cómo funciona?
El coloide tiene partículas de un tamaño mucho mayor que las de una solución -que de tamaño molecular-, por lo que la luz ilumina las pequeñas partículas, haciéndolas visibles. Esto lo hace mas aun cuando las partículas son del orden de tamaño de la longitud de onda de la luz, cuando mas que reflejar, dispersan la luz incidente.
En el diagrama abajo a la derecha, dos haces de luz celestes entran desde la izquierda. El primero, sigue de largo a traves de la solución. El segundo choca y es dispersado por una partícula coloidal. Aclaramos que el fondo moteado representa a las moleculas.
Ahora podemos responder porque se ve la luz entre las nubes: están iluminando la niebla suspendida. En el caso de la luz entrando por las persianas, están iluminando las partículas sólidas suspendidas en el aire.
Las partículas de un coloide son tan pequeñas que el choque continuo con las moléculas del medio es suficiente para mantener las partículas en suspensión. El movimiento al azar de las partículas bajo la influencia de este bombardeo molecular se llama movimiento browniano.
¿Se ve el efecto Tyndall en otros fenómenos meteorológicos o astronómicos?
Si. En varios.
El color del cielo.
El azul del cielo. el observador 1, tiene el Sol muy alto sobre el horizonte, y la dispersión de la luz azul es muy grande, y ve el cielo de ese color. Para el observador 2 en cambio, la luz ya ha sido dispersada, llegandole solamente el color rojo.
Ese el el motivo de los atardeceres o amaneceres rojizos.
Tyndall estaba interesado fundamentalmente en este fenómeno. La dispersión de la luz es mayor cuando la longitud de onda de la luz es similar al tamaño de las partículas suspendidas. Para la atmósfera, esta máxima dispersión está en el color azul, y por eso vemos el cielo de ese color.
Cuando el Sol está cerca del horizonte, la luz azul ya ha sido dispersada, y lo único que nos llega es el rojo. Por eso los atardeceres y amaneceres son de color rojizo.
La luz zodiacal y todos los fenómenos asociados.
A veces, en una noche muy oscura, puede observarse una pirámide de luz cerca del horizonte, centrada en el Sol. No es fácil de ver, porque es más débil que la Vía Láctea.
Este 'triángulo' se llama luz zodiacal. Se debe a una nube de partículas que rodea al Sol, en el plano del Sistema Solar. En la imagen de la derecha, puede verse entre las estrellas abajo, detras de la linea roja, que es la ecliptica. Arriba puede verse la Via Lactea. Note que es mas debil.
Su origen se debe a colisiones de partículas mayores o a los restos que quedan de los pasos de los cometas.
Estas partículas interplanetarias, aunque no son un coloide tradicional, producen el efecto Tyndall de la luz solar en ellas. Dispersan la luz del Sol y se hacen visibles.
La Cola y Anticola de los cometas
Los cometas tienen dos tipos de colas: una es de gas y la otra de polvo. La de polvo se hace visible fundamentalmente por el efecto Tyndall. A veces los cometas muestran un apéndice por delante de la cabeza, como señalando al Sol, y el sentido opuesto de la cola; en este caso el efecto Tyndall es la dispersión sobre las partículas del cometa que están por delante de él, y que se suman porque las vemos de costado, en el momento que la Tierra pasa por el plano de la órbita cometaria.
Abajo, se puede ver un cometa en distintos momentos. En la segunda y tercera imagen, tiene muy desarrollada la anticola, hacia la derecha, en el momento en que la Tierra pasaba por el plano de su órbita.
