¿Qué le pasa al cielo que de vez en cuando da lugar a que un arco de colores aparezca cruzando de lado a lado el horizonte? Óptica básica, responden algunos, creyendo haber respondido algo. Pero como ciertos humanos les otorgan poderes místicos y otros sienten que de física no entienden absolutamente nada mientras los miran extasiados, en este artículo desvelamos el misterio y te contamos cómo funcionan los arco iris.
Introducción
Estamos aquí y somos parte de esto a lo que denominamos vida por una sucesión casi imposible de eventualidades. Fortuitos y accidentales, limitados y mortales, los seres humanos gozamos de una virtud que ha resignificado nuestro pasar por la vida, que de otra manera sería meramente alimentarse y reproducirse, sujetos a los caprichos irrefutables de la evolución. Tal característica es la curiosidad, un motor que nos mueve a la aventura de la comprensión de nuestro entorno, a la pregunta por el Ser, por el existir y por cómo es que funcionan todas las cosas que nos rodean.
Insertados en un mundo de complejidad ascendente por la tecnología modificadora de nuestra vida, las preguntas más elementales se mezclan con las que son de rigor, y éstas con las que se nos presentan como nuevas todos los días. Por eso, en esta ocasión, intentaremos dar una explicación apta para todo público sobre cómo los arco iris.
Los arco iris
Para la mitología y para la fantasía, los arco iris han sido todo tipo de símbolos y elementos, tanto fuentes de poder como vórtices de espacio tiempo. Los artistas se han inspirado en ellos en miles de ocasiones y no es para menos, pues la belleza que los caracteriza es casi tan grande como la curiosidad silenciosa que causa en las personas. Muchas veces nos han reducido la explicación a que El arco iris es un fenómeno óptico que se forma cuando los rayos de luz atraviesan las gotas de agua de un día de lluvia. ¿Pero esto es todo? ¿Qué quiere decir? La ciencia tiene una explicación para los arco iris, y como según una escuela de pensamiento a la que adhiero, la vida es la búsqueda de la supresión de la ignorancia en base al reconocimiento de la misma, pasaremos a describir cómo es que se da este raro y hermoso fenómeno.
Refracción
Uno de los procesos fundamentales para la aparición de un arco iris es el efecto conocido como Refracción. ¿Qué significa esto? La refracción es básicamente la forma en la que se “curva” la luz, la manera en la que cambia de dirección al viajar de un medio a otro. A su vez, la dirección que toma la luz está supeditada a las cualidades del medio a través del cual se “mueve”. Pero para comprenderlo mejor pensemos en un ejemplo práctico antes de pasar al clásico esquema del prisma.
Imagina que estás patinando en una plaza. En este caso, tú serías la luz y el piso de la plaza sería el medio. Teniendo en cuenta esto, tú sabes que si haces más o menos fuerza y el movimiento adecuado, patinarás sobre el piso de la plaza (el medio) con diferentes velocidades. Ahora imagina que el piso de la plaza tiene distintos sectores, donde el piso cambia en tanto composición, textura, cualidades deslizantes, dureza, etc. Así que mientras que vas desde una parte con asfalto a otra con césped, por ejemplo, el medio ha cambiado y con él las cualidades de transporte. Como sabes, sobre el césped las ruedas de tu patín tendrán muchas dificultades para deslizarse, lo que implicará un cambio en la velocidad a la que vas.
Si a esto le agregamos que el piso tiene un relieve irregular entre cada sector, podemos entender que tu dirección se irá modificando levemente a medida que avances, ya que las ruedas delanteras pisan primero un determinado piso antes que las traseras. La cantidad de dirección que se cambie dependerá del ángulo y velocidad en las que hayas entrado a un piso diferente y la resistencia que éste ejerza, como por ejemplo desde césped a baldosas granuladas. Es decir, la velocidad y ángulo con la que hayas pasado de un medio a otro determinará la dirección posterior.
El prisma y la dispersión
Habiendo comprendido esto, podemos ya centrarnos sobre el rayo de luz entrando a un prisma de vidrio. Dijimos que una parte de la onda de luz disminuye su velocidad antes que su otra parte, por lo que el rayo se curva en el límite entre el aire y el vidrio (en realidad parte de la luz refleja la superficie del prisma, pero la mayor parte pasa de largo). La luz se enciende de nuevo cuando sale del prisma, ya que un lado de ella se acelera antes que el otro.
La refracción nos habla de este ejemplo en estos términos: “Además de la curvatura de la luz en su conjunto, un prisma separa la luz blanca en sus colores componentes (es decir, a la luz solar en los colores todos que la componen). Los diferentes colores de la luz tienen diferentes frecuencias, lo que les permite viajar a diferentes velocidades cuando se mueven a través de la materia, o de los medios.
Un color que se desplaza más lentamente en el vidrio se curvará más bruscamente cuando pase del aire al vidrio, debido a que la diferencia de velocidad es más pronunciada. Un color que se mueve más rápidamente en el vidrio no se ralentizará tanto, por lo que se curvará con menor intensidad. De esta manera, los colores que componen la luz blanca se separan de acuerdo a la frecuencia correspondiente cuando pasan a través del cristal. Si el cristal curva la luz dos veces, como en un prisma, se pueden ver los colores separados más fácilmente. Esto se denomina dispersión.”
Ingredientes: Agua y Sol
Aquí es cuando entra en juego el agua y más específicamente el efecto de la lluvia. Las gotas de agua de lluvia pueden refractar y dispersar la luz solar de la misma forma que lo hace un prisma. De hecho, cada gota de una lluvia actúa como un prisma mientras va cayendo. En las condiciones adecuadas, la refracción logra que se forme el arco iris, que al ser un fenómeno compuesto por cada una de las gotas que van cayendo, no puede ser catalogado como algo estático. Una gota de lluvia individual tiene una forma y consistencia diferente a la de un prisma de cristal, pero la luz lo afecta de una manera similar.
Entonces, cuando la luz blanca golpea una cantidad de gotas de lluvia en un ángulo bastante bajo, ésta se descompone y se pueden ver los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. De esta manera, cada gota de lluvia individual dispersa la luz solar blanca en sus colores componentes. Entonces, ¿por qué vemos anchas bandas de color, como si las diferentes áreas de lluvia se dispersaran en un solo color diferente? Debido a que sólo vemos un color de cada gota de lluvia, que cae incesantemente desde las nubes a una distancia que no podemos identificar.
Cuando una gota de agua A dispersa la luz, sólo la luz roja puede salir en el ángulo correcto para viajar hacer el ojo del observador. Los otros coloreados rayos se escapan de las gotas a un ángulo menor por lo que el observador no lo puede ver. La luz solar llegará a todas las gotas de lluvia de la misma manera, por lo que estas emitirán luz roja hacia el observador en un ángulo de 42 grados en relación con el radio del Sol.
Por otro lado, la gota B se encuentra en a menor altura, por lo que no emitirá luz roja al observador. En cambio, debido a su ángulo el color violeta será el que viajará a la vista del observador. Las gotas de lluvia que rodeen a la A y B rebotarán hacia el observador en diferentes colores, siempre supeditado a la posición de las gotas y al ángulo en el que se observan.
¿Hay un final del arco iris?
En realidad no existe un “final” porque el efecto es óptico, pero además cada vez que nos movamos hacia el arco iris, lo veremos a este más adelante nuestro. Esto es porque cada arco iris es diferente para cada observador, ya que lo que genera el tamaño, la forma y la distancia relativa es el ángulo de 42º desde el cual estamos situados en nuestro cono de visión respecto a la luz solar. La forma del arco iris es un arco, ya que nosotros estamos en el medio del espectro visible y el resto del arco iris no lo podemos ver porque está el horizonte. Si en cambio estamos en un avión o en una montaña, puede que veamos un círculo completo.
El misterio del arco iris doble
A veces se ve un arco iris doble, un arco iris bien marcado y otro arco iris más débil en la parte superior del mismo. El más débil de los dos arco iris se produce en la misma forma que el arco iris más nítido, pero en vez de que la luz se refleje una vez sola, se refleja dos veces y en un diferente ángulo. De hecho, si miras bien, los colores del segundo arco iris están invertidos en relación al primero, pero para eso tiene que ser un día con nubes oscuras.
Y ahora sí, ya sabes cómo funcionan los arco iris así que estás listo para disfrutarlos con mayor entendimiento y hasta para lucirte explicándoselo a quien sea que lo comparta contigo.
