sábado, 8 de febrero de 2014

Por qué el arcoiris tiene forma de arco?

La explicación a uno de los fenómenos más hermosos de la naturaleza

Las gotas de lluvia, aunque habitualmente se representan en forma de lágrima, en realidad son prácticamente redondas. Cuando un rayo de luz entra en una gota, su luz se descompone en colores (como ocurre con la luz que atraviesa un vaso de cristal, por ejemplo), y también cambia algo su dirección. Cuando esta luz llega al lado opuesto de la gota e intenta salir de ella, una pequeña fracción no lo consigue y se ve reflejada hacia atrás, casi saliendo de la gota por donde había entrado. Es decir, las gotas de lluvia reemiten hacia atrás un pequeño porcentaje de la luz con que son iluminadas, descompuesta en colores. Pero no exactamente hacia atrás. Dado que las paredes de la gota son curvadas, como resultado de reflejarse y refractarse entre tanta superficie curva, al final la luz sale reemitida hacia atrás formando un ángulo de 138ºrespecto de la luz incidente. Este ángulo es el que explica el arcoíris.

Supongamos la siguiente situación. Tenemos el Sol a nuestra espalda, cerca del horizonte, y a lo lejos frente a nosotros está lloviendo, y todas esas gotas de lluvia están siendo iluminadas por el Sol. Todas ellas están reenviando hacia atrás una parte de la luz del Sol, descompuesta en colores. Pero yo no veré esta luz proveniendo de todas las gotas de lluvia, sino solo de algunas: de aquellas que, respecto de mí, formen justo un ángulo de 138º con la luz del Sol, pues solo en ese caso la luz reemitida hacia atrás llegará hasta mis ojos.
El conjunto de todos los puntos de la cortina de lluvia que, respecto de mí, forman un ángulo de 138º con la luz del Sol, es un aro, un anillo.Por tanto en realidad deberíamos llamarlo «aro Iris», pero la parte inferior de este aro queda cortada por el suelo (donde no hay gotas de lluvia), con lo que lo vemos como un arco. En algunas circunstancias es posible ver el anillo al completo, por ejemplo si estamos en el borde de una catarata y tenemos el Sol a nuestra espalda y la espuma que genera la catarata está delante de nosotros. O podemos fabricarnos uno: si tenemos una manguera de jardín con una boquilla que nebulice el agua, y la ponemos en marcha delante de nosotros con el Sol a nuestras espaldas, veremos el aro al completo.
Por supuesto, en cuanto me mueva un poco hacia un lado, ya no me llegará la luz procedente de las mismas gotas, sino de las que están al lado. Es decir, en cada posición veo un arcoíris distinto. Dos personas que vean juntas un arcoíris no verán exactamente el mismo: las gotas que reenvíen hacia nuestros ojos la luz del Sol descompuesta en colores no serán las mismas gotas para uno y para otro. Esto es más evidente cuando las gotas están más cerca de nosotros, como en el caso de la manguera, o si nos movemos a gran velocidad, como cuando vemos el arcoíris desde un coche en movimiento.
A menudo veremos que el arcoíris no es único, sino doble (o incluso triple). Esto es debido a que la luz dentro de la gota sufre más reflexiones antes de salir de ésta (aunque a más reflexiones se va debilitando, y estos arcoíris secundarios son cada vez más tenues; el arcoíris terciario es prácticamente inapreciable). El segundo arcoíris sale hacia atrás formando unos 130º con la luz incidente del Sol, con lo cual parece mayor. Por último, si el Sol está muy alto sobre el horizonte (más de 40º), la localización del arco quedará por debajo del horizonte, y no se verá arcoíris alguno.
Por Fernando Ballesteros, del Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia.