Un arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que separa la luz del sol en su espectro (aproximadamente) continuo cuando el sol brilla en las gotas de lluvia.
Se trata de un arco multicolor con el rojo en la parte exterior y el violeta en el interior; la secuencia completa es rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta/morado.
El efecto de arco iris se puede observar cuando hay gotas de agua en el aire y la luz del sol está brillando sobre el observador a baja altura o ángulo.
El arco iris más espectacular aparece cuando la mitad del cielo está todavía oscuro con nubarrones de lluvia y el observador se encuentra en un lugar con el cielo claro. Otra condición común para ver fácilmente el arcoíris es cerca de las cascadas.
Todo lo que necesitamos es una lluvia ocurriendo en el lado opuesto al que el Sol se encuentra. Los arcoíris resultan fáciles de observar. El arco está centrado exactamente en el punto anti-solar, es decir, el punto que corresponde a la posición contraria a la del Sol. No quedando el Sol demasiado alto en el cielo, allí estará el fenómeno óptico más conocido de la atmósfera. Debe de estar debajo de los 42º sobre el horizonte.
El sol, desde la perspectiva de quien observa y el centro del arco se encuentran en una línea recta. Si el sol está a más de 42º sobre oriente, el arcoíris resulta invisible. En consecuencia, el arcoíris solamente es visto de día y al atardecer. De tarde, porque el sol brilla al oeste y llueve en el oeste del observador y de mañana, porque llueve al oeste del observador y el sol brilla al este. Nunca aparecen al mediodía.
Fenómenos implicados
La formación de un arco iris involucra dos fenómenos básicos de óptica geométrica: reflexión y refracción de la luz.
Los colores del arcoíris se originan a partir de dos hechos básicos:
- 1) La luz del sol es compuesta de un conjunto de colores que el ojo consigue detectar. El conjunto de esos colores, cuando son combinados, parece blanco al ojo humano, conforme fue demostrado por Sir Isaac Newton en 1666.
- 2) La luz de los diferentes colores son refractados de manera diferente cuando pasan de un medio (aire por ejemplo) para otro (agua o vidrio por ejemplo).
La aparición de los colores del arco iris se produce cuando la luz blanca irradiada por el Sol penetra en las gotitas de agua suspendidas en la atmósfera. La luz, al cambiar de medio de propagación como en el caso del aire para el agua, sufre refracción, que en este caso es acompañada de un desvío del rayo de luz.
Cuando un rayo de luz atraviesa una gota de agua es desviado para la luz roja y azul. Se puede comprobar que el ángulo de desvío es diferente para los dos colores porque la luz azul es más curvada o refractada que la luz roja.
Esto significa que cuando vemos el arcoíris y su banda de colores estamos observando la luz refractada y reflejada de diferentes gotas de agua, algunas vistas en un ángulo de 42 grados, otras a un ángulo de 40 grados, y algunas entre ambos.
Muchas veces los rayos de luz, además de reflejarse y refractarse una única vez –produciendo el arcoíris primario, se reflejan y refractan más veces, saliendo de las gotas de lluvia en diferentes ángulos entre 50 y 53 grados, dando origen a la formación de un segundo arcoíris, con colores más debilitados. Es común que este arcoíris secundario tenga los colores opuestos al primario.
Hablando de colores, en relación a su pureza, la intensidad de los colores del arcoíris es dependiente del tamaño de las gotas de lluvia: gotas grandes –diámetro de pocos milímetros– dan origen a colores brillantes y bien definidos; gotas pequeñas –diámetro alrededor de 0,001 mm– producen colores superpuestos, próximos al blanco.
Esto sucede considerando que las gotas son siempre esféricas (lo que no siempre sucede), pues nunca hay un simple y mismo tamaño de gotas sino una mezcla de diferentes tamaños y formas en función de variables como los vientos, la resistencia del aire al caer o chocar con otras gotas, entre otros factores; de cualquier forma, hay un tamaño y formato ideales para su reproducción.
