Los arcos iris son un espectáculo bienvenido después de las tormentas monótonas y lúgubres. Sin embargo, a pesar de ser uno de los fenómenos meteorológicos más queridos, no se pueden predecir. Estas ilusiones ópticas se forman espontáneamente cuando las gotas de agua (gotas de lluvia o niebla de todo tipo, desde aspersores de césped hasta cascadas) dispersan la luz en los colores que la componen mediante dos procesos conocidos como refracción y reflexión.
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Condiciones ideales para ver un arco iris
Crear un arco iris no es tan sencillo como mezclar el sol y el agua; de lo contrario, el arco iris seguiría a casi todas las lluvias. Es la forma en que estos dos ingredientes interactúan lo que determina que se forme o no un arco iris.
Mira hacia el cielo justo después de una tormenta matutina o vespertina
Uno de los mejores momentos para encontrar la luz y las gotas de agua emparejadas es cerca del final de una tormenta de lluvia, cuando el sol se asoma por detrás de las nubes de lluvia, y una pizca de gotas de lluvia aún flota en el aire donde puede captar la luz del sol.
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Cuando la luz del sol incide en una gota de lluvia, las ondas de luz viajan del aire al agua. Como el agua es más densa que el aire, la onda de luz se ralentiza y se dobla o «refracta» al entrar en la gota de lluvia. Una vez dentro de la gota de agua, la luz viaja hasta la superficie trasera curvada de la gota, rebota o se «refleja» en ella, y luego vuelve a atravesar la gota y sale por su otro lado. La luz se refracta de nuevo al salir de la gota y, al volver a entrar en el aire, se dispersa en todas las direcciones -hacia arriba, hacia abajo y hacia los lados- mientras se dirige a los ojos de los observadores.
Esta refracción es la que da lugar a la variedad de colores que caracteriza al arco iris. Recuerda que la luz «blanca» está compuesta por todos los colores visibles del espectro electromagnético: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
Cuando la luz solar se refracta, cada una de las longitudes de onda de la luz que la componen se refracta en una cantidad ligeramente diferente, y también se dobla en un ángulo distinto, lo que hace que el haz de luz se abra en abanico y se separe en sus longitudes de onda de color individuales. Las longitudes de onda del color violeta, que tienen la mayor frecuencia, son las que más se refractan. Viajan hacia un observador en el ángulo más agudo -40 grados desde la trayectoria en la que la luz solar entró inicialmente en la gota-, por lo que es el color más interior del arco iris.
Mientras tanto, el rojo de menor frecuencia es el que menos se refracta. Se desplaza hacia los ojos del observador en un ángulo de 42 grados respecto a la trayectoria de la luz solar y, por tanto, constituye la banda de color más externa. Los otros cinco colores de la luz viajan en ángulos comprendidos entre estos dos.
Aunque cada gota dispersa todo el espectro de colores, sólo se ve un color por gota de lluvia. Por ejemplo, si la luz verde llega a tu ojo, la luz violeta de la misma gota pasará por encima de tu cabeza, y la luz roja caerá hacia el suelo delante de ti. Si alguna vez has oído decir que el arco iris es único para cada observador, ésta es la razón; cada persona ve su propio arco iris creado por un conjunto diferente de gotas de agua y diferentes rayos de sol.
Colócate con el sol detrás de ti
Para ver el arco iris resultante, el observador debe situarse justo en esa posición. El sol debe estar a tu espalda, y las gotas de agua, delante de ti.
Otra cosa sobre el sol: Debe estar situado bajo en el cielo. Si está directamente encima, como es el caso de un sol de mediodía, el ángulo del sol será demasiado alto para formar los ángulos de 42 grados necesarios con nuestros ojos, y no se producirá el arco iris.
Cuanto más alto esté el suelo, mejor será la vista
Desde el suelo, un arco iris adopta una forma de «arco» curvado porque sus rayos se dirigen hacia los ojos del observador cuando mira de 40 a 42 grados hacia arriba, hacia la derecha y hacia la izquierda. Sin embargo, si estás en una montaña o en un avión, también podrás mirar hacia abajo en un ángulo de 42 grados (el suelo estará demasiado lejos para cortarte la vista). Por eso el arco iris visto desde las alturas aparece como círculos de 360 grados. (Recuerda: los arcos iris completos no son lo mismo que glorias.)
Cuando la lluvia disminuye o la luz del sol se atenúa, el arco iris se desvanece
Si ves un arco iris, asegúrate de disfrutarlo mientras puedas. Sólo durará mientras las gotas de lluvia permanezcan suspendidas en el aire donde puedan captar fácilmente los rayos del sol, y mientras el sol esté brillando. En otras palabras, el arco iris es un espectáculo de corta duración. Los arcos iris causados por los chubascos duran apenas unos minutos en el mejor de los casos, mientras que los asociados a las cascadas o a elementos acuáticos similares pueden durar hasta unas horas. Por supuesto, a finales de 2018, un arco iris brilló sobre Taipei, la capital de Taiwán (China), durante casi 9 horas.
Variaciones del arco iris
Como si los arcos iris clásicos no fueran suficientemente maravillosos de contemplar, pequeños cambios en sus ingredientes, como la fuente de luz y el tamaño de las gotas de agua, crean una serie de variaciones del arco iris.
Arco iris doble
Si la luz se refleja no una, sino dos veces mientras está dentro de una gota de lluvia, se formará un arco iris secundario. Dado que esta luz re-reflejada sale de la gota con un ángulo de 50 y no de 42 grados, este arco secundario se sitúa por encima del arco primario. Sus colores también se invierten (el rojo aparece en la parte inferior y el violeta en la superior). Los arcos iris secundarios también son más débiles, ya que parte de la luz se escapa de la gota de agua durante la reflexión adicional y se pierde en el aire exterior.
¿Tienes curiosidad por la región oscura y sombría que se encuentra entre los arcos gemelos? En realidad, esta zona, que recibe el nombre de «banda de Alejandro» por el filósofo griego Alejandro de Afrodisias, que la describió por primera vez hacia el año 200, no es más oscura que el aire circundante. Dado que la luz dentro del arco primario y fuera del arco secundario sufre una mayor dispersión de las gotas de lluvia y, por tanto, parece más brillante, la zona intermedia simplemente parece no iluminada en comparación.
Arcos de luna
Como su nombre indica, los arcos lunares, o arco iris lunar, se alimentan de la luz de la luna en lugar de la luz del sol. Dado que la luna es 400.000 veces más tenue que el sol, es de esperar que los colores de un arco iris lunar sean más apagados que los de sus gemelos diurnos.
Arco iris de niebla
Si las gotas de agua son demasiado pequeñas para que la luz se refracte, como ocurre con las gotas de niebla o neblina muy finas, se formará un arco iris «blanco» o «fantasma», o arco iris de nubes. Según el Washington Post’s Capital%20Weather%20Gang,%20las%20gotas%20de%20las%20nubes%20suelen%20tener%2020%20micras%20de%20diámetro,%20mientras%20que%20las%20de%20la%20lluvia%20tienen%202%20milímetros%20(20.000%20micras).%20Esto%20significa%20que%20las%20ondas%20de%20luz%20no%20tienen%20tiempo%20suficiente%20para%20dividirse%20completamente%20en%20los%20colores%20que%20las%20componen.%20En%20su%20lugar,%20se%20doblan%20y%20se%20extienden,%20o%20″difractan», creando un arco blanco nebuloso.