¿Qué es un arcoíris y cómo se forma?
El arcoíris es un fenómeno óptico que se produce cuando la luz incide sobre gotas de agua. En la foto, un arcoíris visto frente a la costa de Dominica, en el mar Caribe.
El arcoíris, ese colorido semicírculo en el cielo que aparece en antiguas leyendas, se cita en la Biblia e incluso se ha adoptado como símbolo de movimientos sociales por la diversidad, es tan popular que se ha convertido en algo más que un fenómeno atmosférico.
Tanto es así que incluso tiene fechas conmemorativas relacionadas con él. En Estados Unidos y algunos países latinoamericanos, por ejemplo, el 3 de abril se conoce como el "Día Mundial del Arcoíris".
A pesar de su fama y belleza natural, el arcoíris no es más que un fenómeno óptico atmosférico con aspectos físicos y químicos, explica la página web del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IQSC-USP), Brasil. Descubre a continuación qué es y por qué tiene esa forma y colores.
¿Qué es un arcoíris?
Un arcoíris está formado por una serie de arcos concéntricos de colores que se observan cuando la luz de una fuente lejana (comúnmente el Sol) incide sobre un grupo de gotas de agua, como cuando llueve o justo después de llover, y se observa en dirección opuesta al Sol, describe la Enciclopedia Britannica (una plataforma de conocimiento general).
El Instituto de Química de la USP detalla, además, que el arcoíris es un fenómeno óptico porque depende de la incidencia de la luz sobre las gotas de agua, lo que significa que no se produce materialmente. Como su visualización está ligada a la luz, cada observador lo ve de forma única dependiendo de su localización en relación con la oposición al sol.
¿Cómo se forma un arcoíris?
Según Britannica, los rayos de colores del arcoíris se forman por la refracción y la reflexión interna de los rayos de luz que entran en la gota de agua, cada uno de los cuales se dobla en un ángulo ligeramente diferente. Por lo tanto, los colores compuestos de la luz incidente se separan al salir de la gota.
La página web de la USP explica que la luz que emerge de las gotas de lluvia tras una reflexión interna presenta una desviación angular (de unos 42 º) respecto a la trayectoria recta que recorre la luz, debido a la diferencia de densidad de un medio (el aire del exterior de la gota) respecto a otro (el agua líquida del interior de la gota). Una vez dentro de la gota de agua, se refracta, se refleja en el borde interior posterior y vuelve a refractarse, pero fuera de la gota, dándonos las bandas de color que observamos (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta).
En la formación de este acontecimiento natural también aparece el arcoíris secundario, que es menos intenso que el primario y tiene su secuencia de colores invertida. He aquí un ejemplo de este fenómeno visto sobre las espectaculares cataratas Victoria, en la frontera entre Zambia y Zimbabue, en África.
El porqué se forman estos colores está relacionado con ciertos principios de la física, en particular el de la luz. La página web del Laboratorio de Óptica de la Universidad de Campinas (Unicamp) de Brasil recuerda que se trata de un fenómeno óptico estudiado y explicado por el filósofo René Descartes y, más tarde, por el físico Isaac Newton, quienes realizaron experimentos para separar la luz solar (considerada luz blanca) en exactamente siete colores diferentes utilizando un prisma (como ocurre en el arcoíris).
En la página web educativa de National Geographic hay una explicación fácil de entender de este fenómeno: "Cuando la luz del sol golpea una gota de lluvia, parte de esa luz se refleja. El espectro electromagnético está formado por luz con muchas longitudes de onda diferentes y cada una se refleja en un ángulo distinto. Así, el espectro se separa, produciendo un arcoíris”. Esto se debe a que la luz coloreada se refracta y refleja de diferentes maneras cuando pasa de un medio (aire) a otro (agua o vidrio, por ejemplo).
Como explica el artículo de National Geographic, el rojo tiene la mayor longitud de onda de la luz visible, unos 650 nanómetros. Suele aparecer en la parte exterior del arcoíris. El violeta tiene la longitud de onda más corta (unos 400 nanómetros) y suele aparecer en la parte interior. Además, en sus bordes, los colores del arcoíris se superponen. Esto produce un resplandor de luz "blanca" que hace que la parte interior sea mucho más brillante que la exterior.
Los coloridos rayos del arcoíris se forman por la refracción y reflexión interna de los rayos de luz que entran en las gotas de agua. Aquí, un arcoíris visto al atardecer junto a la Estatua de la Justicia en el Tribunal Superior Federal de Brasilia, la capital de Brasil.
¿Por qué el arcoíris tiene forma circular?
Aunque lo vemos como un semicírculo, normalmente está formado por círculos completos. Pero no podemos ver estos círculos en su totalidad debido a la línea del horizonte, ya que solo es posible para los ojos humanos ver la luz reflejada por las gotas de lluvia por encima del horizonte. Como el horizonte de cada persona es ligeramente diferente (dependiendo de su ubicación), nadie ve realmente un arcoíris completo desde el suelo.
Los observadores en el interior de los aviones pueden ver a veces estos arcoíris circulares completos. Pero lo cierto es que nadie ve el mismo fenómeno: como cada persona tiene un punto diferente frente al Sol, cada una tiene una visión distinta del horizonte, agrega el artículo de Nat Geo.
Pero, ¿es posible un arcoíris doble? La respuesta es sí. Según la Enciclopedia Britannica, ocasionalmente se puede observar un arcoíris secundario, que es considerablemente menos intenso que el primario y tiene su secuencia de colores invertida.
El arcoíris secundario tiene un radio angular de unos 50 °. En consecuencia, se ve fuera del arco primario, que suele estar entre 40 ° y 42 °. Este arco es el resultado de la luz que ha pasado por dos reflexiones internas dentro de la gota de agua. Los arcoíris de orden superior, resultantes de tres o más reflexiones internas, son extremadamente débiles y, por lo tanto, raramente se observan.
