La cuestión es que Javi y yo pensábamos que el efecto se debía a la difracción de la luz del astro en el horizonte de la Tierra (ya sabéis, la luz es una onda y puede "doblar esquinas" como hace el sonido; más información en este link, cortesía de Javi). Pensábamos que, de alguna manera, lo mucho o poco que se difractara dependería de la longitud de onda, y eso permitiría separar la luz verde del resto, dando lugar al rayo verde.

Pues no. La idea de fondo era buena, pero la explicación es mucho más sencilla; no hace falta difracción ni leches, sólo la vieja y conocida refracción. Como sabéis, cuando la luz atraviesa la interfase entre dos medios transparentes (por ejemplo agua-aire, por ejemplo aire-cristal, por ejemplo vacío-aire), las frecuencias (colores) se separan, y cada una se propaga en una dirección ligeramente distinta. Esto es precisamente lo que le pasa a la luz de los astros cuando entra en la atmósfera. El efecto, en realidad es muy pequeñito, pero después de varios cientos de kilómetros puede ser apreciable.

Así, lo que está pasando cuando vemos un rayo verde es, "simplemente", que la refracción curva las longitudes de onda largas (rojo y amarillo) y las "oculta" a nuestra vista, dejando sólo las cortas (verde y azul); esto es lo que os he dibujado en la figura 1. Y ya está; misterio resuelto.

Bueno. ¿Completamente resuelto? Ahora os preguntaréis, si todo esto es verdad, qué pasa con la luz azul; si ésta se curva aún menos que la luz verde, deberíamos ver un "rayo azul" también. Totalmente cierto. Lo que pasa es que para la luz azul entra en juego otro efecto, más complicado que la refracción: se trata de la dispersión de Rayleigh, que creo que Fabregat comentó en su charla. Básicamente se trata de que la atmósfera no es absolutamente transparente; la luz, de vez en cuando, choca con las moléculas del aire y sale rebotada en cualquier dirección. Estos choques son mucho más probables para las longitudes de onda cortas, así que el color azul es el que más se dispersa; esto quiere decir que en la Tierra vemos el sol "menos azul" de lo que lo veríamos en el espacio exterior, porque una parte importante de su azul está esparcida por la atmósfera, chocando una y otra vez con las moléculas del aire (más sobre dispersión de Rayleigh en el estupendo artículo de wikipedia)

Y ahí está mayormente el secreto. En la figura 2 os he dibujado lo que pasa con la luz azul. Sin embargo, en circunstancias muy especiales, con atmósferas muy calmas, es posible ver el rayo azul. Mirad, por ejemplo, éste, de un bonito color azul verdoso.Finalmente, volveré al asunto de que el origen del fenómeno no es el horizonte. El horizonte cumple el papel de frenar la luz roja, dejando sólo el rayo verde, pero el fenómeno ocurre con los astros a cualquier altura. En ese caso, lo que sucede es que la luz verde/azul se acumula en la "mitad superior" del astro y la roja/amarilla en la inferior. Entonces el fenómeno se llama borde verde (en inglés "green rim"), pero es más difícil de observar, ya que la luminosidad del astro puede enmascararlo. Aquí una foto del sol donde se ven bastante bien el borde verde y el borde rojo. Aquí una extraordinaria imagen del borde verde de la Luna, que fue APOD en 2005. Los espejismos, que suelen hacerse presentes cuando un astro está cerca del horizonte, pueden convertir un borde verde en un rayo verde, si se da el caso de que el espejismo desvíe toda la luz roja fuera de nuestro campo de visión (un ejemplo aquí).

Pues ya está. Espero que os haya gustado la disertación tanto como a mí escribirla! Os remito al artículo de wikipedia sobre el rayo verde, que es realmente muy muy completo. Que nuestras noches sean claras y nuestra vista certera!

Pregunta: En tu figura 1 se ve que el haz de luz roja choca con la tierra en un lugar dirente en el que estamos, pero llega a la superficie...Entonces porqué no vemos igualmente un "Red light" ? Está claro que si lo viésemos estaríamos en otro lugar que la persona que viera el haz verde..pero porqué no se ve n unca el haz rojo? (Gaetan)

La respuesta es que no hay rayo rojo porque dondequiera que llega un rayo rojo también llega un rayo verde y por lo tanto lo que ves es luz "normal" del sol. Lo intento explicar en la figura 3, pero ésta deja la duda de qué pasará más "abajo" (que no es al sur, es al este! En la figura 3 el monigote está viendo salir el sol). Pues lo que pasa más al este es lo que se ve en la figura 4: hay un monigote que está viendo ponerse el sol, pero por la simetría de la Tierra ese monigote ve exactamente el mismo fenómeno que el otro (el rayo verde se puede observar tanto en la salida como en la puesta del astro).

Otra manera de entender por qué no hay rayo rojo es pensar que la Tierra siempre tapa los astros por abajo, que es donde están los rayos de color rojo, así que nunca bloquea los rayos verdes/azules. Cabe imaginar que si algún tipo de estructura (una especie de arco, natural o artificial) tapase al sol por arriba mientras asciende o desciende, podría verse un fenómeno de tipo "rayo rojo".

De hecho, mira lo que acabo de encontrar. Los espejismos sí pueden retirar de nuestro campo de visión los rayos verdes, y podemos ver un efímero rayo rojo :-D Misterio resuelto.