Los arcoíris: Cómo se forman y curiosidades

A todos nos han contado en la escuela o el instituto cómo se forman los arcoíris, sin embargo yo ya no me acordaba, y supongo que algunos de vosotros tampoco. Así que me he puesto a buscar información para satisfacer mi curiosidad y espero que la de algunos lectores, y además he descubierto algunos datos que no me han dejado indiferente.

Como definición, diremos que un arcoíris o arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de frecuencias de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan gotas de agua presentes en la atmósfera terrestre. El resultado es un arco multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia la interior, pasando por el naranja, el amarillo, el verde, el azul y el índigo.

Antes de entrar en materia haremos una breve referencia histórica. La teoría del arco iris la desarrolló primero Antonius de Demini en 1611 y fue retomada y refinada luego por René Descartes en 1637. En 1665 Isaac Newton logró demostrar con ayuda de un prisma que al ser éste atravesado por la luz blanca del Sol, el rayo de luz solar se refracta y sale por el lado opuesto descompuesto en los siete colores del espectro visible. Esta separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de descomposición de la luz blanca. Posteriormente, la teoría moderna fue propuesta en forma inicial por Thomas Young y, más tarde elaborada en detalle por Richard Potter y George Biddell Airy.

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Figura 1: Arcoíris reflejado por una caída de agua. Fuente: http://culturacolectiva.com.

En el caso que nos ocupa, la formación de arcoíris se basa en fenómenos de refracción y reflexión que experimenta un rayo de luz cuando cambia de medio. La explicación científica revela que al penetrar un rayo de luz en una gota de agua, éste se desviará al penetrar en la gota (refracción) y se descompondrá en todos los colores del espectro, luego una parte de esta luz se reflejará al incidir en la superficie posterior (al llegar al lado opuesto de la gota), y el rayo de luz se volverá a refractar al salir. Como las paredes de esta gota son curvadas, la refracción se produce en ángulos variables, pero es alrededor de 138º respecto la dirección que llevaba el haz de luz solar incidente cuando la podemos contemplar.

La luz solar emerge de muchas gotas de lluvia a un mismo tiempo. El efecto combinado es un mosaico de pequeños destellos de luz dispersados por muchas gotas de lluvia, distribuido como un arco en el cielo. Todo esto hace posible que el arco iris sea visible para nosotros cuando nos encontrarnos entre el Sol y la lluvia. Es decir, que si nos colocamos de frente a un arco iris, el Sol estará detrás de nosotros.

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Figura 2: Esquema de la formación del arcoíris. Fuente: Elaboración propia.

Para ser más precisos, es la luz amarilla la que es dispersada a 138 grados de su trayectoria original. La luz de otros colores es dispersada en ángulos algo distintos, por ejemplo, la luz roja del arco iris se dispersa en una dirección ligeramente menor que 138 grados, mientras que la luz violeta sale de las gotas de lluvia en un ángulo un poco mayor. La descomposición en colores es posible porque el índice de refracción de la gota de agua es ligeramente distinto para cada longitud de onda, para cada color del arco iris. En realidad, según la revista Quo, un arcoíris se compone de más de 1 millón de colores, pero cuya longitud de onda el ojo humano no puede percibir.

Los diversos tamaños y formas de las gotas afectan la intensidad de los colores del arco iris. Además, como se observa en la figura anterior para que podamos contemplar este fenómeno los rayos de luz solar deben alcanzar una gota de lluvia formando un ángulo de 40-42 grados con nuestra mirada, por lo que los arcoíris son más comunes por las mañanas o por las tardes, siendo más complicado poder observarlos, cuanto más cerca estemos del mediodía. Como el centro del arco se encuentra en el punto opuesto al Sol en el horizonte, será más ancho cuanto más cerca esté el Sol del horizonte.

Los arcoíris también pueden aparecer por la noche, cuando los rayos de luz provienen de reflejos de la luna en lugar del sol, estos se llaman “arcoíris lunar”.

No es menos interesante saber que si nos movemos un poco a un lado, la luz que observaremos será otra diferente, puesto que la luz dispersada que vemos será la de otras gotas de lluvia. Por tanto, en cada posición veremos un arcoíris distinto. De esto se desprende una conclusión curiosa, y es que dos personas, aunque estén juntas, verán arcoíris completamente diferentes.

Aunque menos frecuente, también es posible ver arcoíris dobles, triples e incluso cuádruples. Esto se explica debido a que la luz sufre más reflexiones en el interior de la gota antes de salir. Cuando la luz rebota dos veces en el interior de las gotas de agua se produce un arcoíris doble, cuando la luz rebota tres veces se producen los fenómenos triples, y así sucesivamente. En el caso de los arcoíris secundarios, éstos suelen ser mucho más tenues que los primeros (con cada reflexión la luz se debilita) y con los colores invertidos, es decir, el rojo hacia el interior y el violeta hacia el exterior, como se muestra en la figura siguiente. Además, suelen parecer más grandes, pues salen hacia atrás en un ángulo de 130º.

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Figura 3. Imagen de un arcoíris doble. Fuente: Live Science.

No obstante, normalmente observamos tan solo una parte, pues la otra parte del aro está cortada por el suelo. Si las condiciones atmosféricas y el sitio de observación son perfectos es posible observar el anillo completo, por ejemplo en los bordes de las cataratas, en lo alto de una montaña o de un avión, teniendo el sol a nuestra espalda. En los arcos iris circulares, como en los secundarios, la variación de colores es contraria a los normales, es decir con el rojo en el interior y el violeta el exterior.

Y por último, no existe el final del arcoíris. Aunque sospecho que no desvelo ningún secreto, por lo menos daré una explicación: Según escribió Jacqueline Howard en The Huffington Post, al igual que la Luna, los arcoíris parecen moverse cuando nosotros nos movemos porque la luz que forma el arcoíris lo hace a una distancia y ángulo específico del observador, de modo que esta distancia siempre será la misma entre el arcoíris y nosotros por más que queramos acercarnos.

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Enlaces de interés:

Video educativo: http://www.edu3.cat/Edu3tv/Fitxa?p_id=28587

Fuentes:

http://ocio.uncomo.com/

http://es.wikipedia.org/

http://quo.mx/10-cosas-que/

http://blogs.20minutos.es/ciencia/

http://mx.selecciones.com/

http://metode.cat/Els-perques-de-Metode/

http://www20.gencat.cat/portal/site/meteocat/

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3 comentarios en “Los arcoíris: Cómo se forman y curiosidades

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