¿Qué es el arco iris?

Sol bajo y gotas de agua

Un arco iris sólo puede formarse bajo las siguientes condiciones:

1. El Sol debe estar por encima del horizonte y no estar tapado por nubes, montañas u otros obstáculos.
2. El Sol tiene que estar bastante bajo en el cielo. Si está a la misma altura que su horizonte, la altitud del Sol debe estar por debajo de los 42° para crear un arco iris que pueda verse desde su perspectiva. Tabla de altitud solar
3. El aire opuesto al Sol, visto desde tu posición, debe estar lleno de un gran número de gotas de agua.

Los arcos iris siempre aparecen en el cielo opuesto al Sol. Así, si estás de espaldas al Sol, el arco iris se arquea en el cielo frente a ti.

Los arco iris también pueden aparecer por la noche

¿Cómo se forman los arco iris?

Un arco iris es un fenómeno óptico en el que intervienen tres procesos: reflexión, dispersión y refracción.

Reflexión

Las gotas de agua pueden actuar como pequeños espejos. Cuando un rayo de luz solar incide en una de estas diminutas esferas de agua, la mayor parte de la luz rebota en su pared posterior y se refleja. Durante una lluvia, el aire está lleno de gotas de agua que actúan juntas como una cortina reflectante hecha de millones de minúsculos espejos que proyectan la luz del sol hacia ti.

Dispersión



Pero la luz del sol es blanca, así que si las gotas de agua reflejan la luz del sol, ¿cómo consigue el arco iris sus colores? Aquí es donde entra en juego el segundo proceso: la dispersión de la luz.

La luz solar pura puede parecernos blanca, pero está formada por todos los colores visibles. En cuanto un rayo de luz solar entra en una gota de agua, se divide en sus componentes, haciendo que sus colores se abran en abanico y se hagan visibles como un espectro de colores. Esto ocurre tanto cuando el rayo entra en la gota como cuando sale de nuevo de la gota.

Refracción

A medida que el rayo de luz entra y sale de la gota de agua, su dirección también cambia ligeramente en un proceso llamado refracción. Cada color se refracta en una dirección marginalmente diferente, creando la impresión de un abanico de colores. Por ejemplo, en relación con la dirección del rayo de luz entrante, el componente de luz roja sale de la gota en un ángulo ligeramente mayor que el componente naranja.

Los colores del arco iris

Esto significa que cada gota de agua refleja todos los colores de la luz solar de vuelta a usted. Sin embargo, como refleja y refracta cada color en un ángulo ligeramente diferente, sólo un color de cada gota llega a tus ojos. Por ejemplo, sólo puedes ver la luz roja de las gotas que están más arriba en el cielo, y sólo la luz naranja de las gotas que están un poco más abajo.

Así es como se forman las dos franjas superiores del arco iris: rojo y naranja. Más abajo, las gotas forman un ángulo aún más agudo entre usted y el Sol, por lo que le devuelven los componentes amarillo, verde, azul, índigo y violeta de la luz solar, creando las rayas restantes del arco iris.

Memorice la secuencia de colores

Si tiene problemas para recordar el orden de los colores del arco iris, simplemente memorice el nombre Roy G. Biv. Este nombre, medio y apellido imaginario es un acrónimo formado por la letra inicial de cada color, en el orden en que aparecen en el arco iris. De arriba a abajo, son: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.

¿Por qué un arco iris es curvo?

Técnicamente, un arco iris es la mitad superior de un círculo de luz, que se centra en el punto antisolar, el punto directamente opuesto al Sol, visto desde tu perspectiva. Sin embargo, la mitad inferior del círculo no suele ser visible, ya que las gotas de agua tocan el suelo antes de que pueda formarse. Es posible ver un arco iris circular si tienes un punto de vista alto y el terreno desciende bruscamente en la dirección del arco iris, lo que permite que la lluvia caiga más lejos y refleje la luz del sol desde un ángulo más bajo. También es posible ver un arco iris circular desde un avión.

La forma de un arco iris es el resultado del índice de refracción del agua. Esto hace que la luz del sol se refleje en las gotas de lluvia dentro de un rango limitado de ángulos que se encuentran entre 0° y 42°. La mayor parte de la luz se devuelve en un rango angular que va desde los 40° para la luz violeta hasta los 42° para la luz roja. Por eso el círculo de luz siempre tiene una distancia angular de 40-42° desde el punto antisolar, lo que significa que un arco iris siempre aparece a 40-42° del punto opuesto al Sol, visto desde su perspectiva.

¿Qué es un arco iris doble?



A veces se puede ver un segundo arco iris más tenue sobre un arco iris. Esto ocurre cuando la luz del sol se refleja dos veces dentro de cada gota de agua y se dirige de nuevo hacia ti.

El segundo arco iris no es tan brillante como el arco iris primario, porque parte de la luz del sol pasa a través de la gota, mientras que la mayor parte se refleja. Esto significa que una mayor cantidad de luz se pierde cuando un rayo de luz solar se refleja dos veces, dejando menos luz para ser reflejada de vuelta a usted. El proceso de doble reflexión también da lugar a una inversión de los colores del arco iris secundario. Aquí, la franja violeta está en la parte superior mientras que la franja roja aparece en la parte inferior (haga clic en la imagen para ver este detalle).

La distancia angular entre el segundo arco iris y el punto antisolar es de 50-53°, por lo que los dos arco iris están siempre separados unos 10°.

¿Por qué es más brillante la zona bajo el arco iris?

Aunque la mayor parte de la luz solar se concentra en un ángulo de 40-42°, una parte también se refleja en el rango de 0-39°. El ángulo también determina el grado de dispersión y refracción de la luz solar. Por ejemplo, un rayo de luz que se refleja a 0° -justo en el lugar de donde procede- no se dispersa ni se refracta en absoluto.

Por esta razón, lo experimentamos como luz blanca. Lo mismo ocurre con la luz que se refleja en ángulos superiores, aunque en un grado ligeramente menor. Por eso, la zona que está debajo del arco iris principal se ve comparativamente brillante, como se ve en las imágenes.

Banda de Alejandro



Las propiedades físicas de la gota de agua impiden que la luz solar se refleje en ángulos superiores a los 42°. Por ejemplo, es imposible que un haz de luz horizontal se refleje en un ángulo de 90° y se envíe directamente hacia el suelo. Aunque este ángulo máximo de reflexión es un poco diferente para cada longitud de onda (color), que va desde los 40° para la luz violeta hasta los 42° para la luz roja, nada de la luz solar puede ser redirigida en ángulos superiores a los 42°.

Debido a esto, las gotas de agua que están a más de 42° del punto antisolar, vistas desde su perspectiva, no reflejarán ninguna luz solar hacia usted. Por ello, el cielo sobre el arco iris principal parece mucho más oscuro que el cielo que hay debajo (ver imagen).

A unos 10° por encima del arco iris principal, la luz solar doblemente reflejada del segundo arco iris llega a tus ojos, por lo que el cielo que hay por encima vuelve a ser un poco más brillante, creando la impresión de una banda oscura de cielo intercalada entre los dos arco iris. Este fenómeno se llama banda de Alexander.

¿Hay una olla de oro al final del arco iris?

Según una leyenda irlandesa, se puede encontrar una olla de oro al final del arco iris. Probablemente todos estemos de acuerdo en que esto es muy poco probable, pero ¿sabías que es posible desmentir esa afirmación? De hecho, ¡es probable que hayas estado muchas veces al final del arco iris sin darte cuenta!

Para comprobar la veracidad de la leyenda de la olla de oro, tienes que ir al lugar donde el arco iris toca el suelo. Esto puede parecer una hazaña imposible, dado que un arco iris es, en cierto modo, una ilusión óptica. Por muy tangible y real que parezca un arco iris brillante, está formado por innumerables y pequeños reflejos de luz solar que sólo son visibles desde una determinada perspectiva. Esto hace que sea imposible acercarse realmente a un arco iris. Si te acercas a él, el arco iris retrocederá a la misma velocidad; una persona que se sitúe al final del arco iris que tú ves verá un arco iris diferente, igualmente inabordable, más atrás, si las condiciones meteorológicas lo permiten.

Pero en esta constatación también reside la oportunidad de desmentir empíricamente la leyenda irlandesa. Si puedes ver a otra persona al final de tu arco iris, puedes estar al final del arco iris de otra persona, o al menos de un arco iris que sea visible desde una perspectiva diferente. Por lo tanto, es probable que hayas estado allí, al final del arco iris, incluso si ese arco iris en particular era invisible para ti en ese momento.

Entonces. ¿Has encontrado esa olla de oro?

Temas: Fenómenos atmosféricos, Sol