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Como se forma el Arcoíris.-
El Sol es de color blanco y emite luz blanca. ¡Sí! y es que a pesar de que los humanos perciben el Sol de color amarillo (más anaranjado si es al atardecer) cuando lo ven directamente, en realidad es blanco. El Sol está formado por un conjunto de gases, como helio, hidrógeno y otros elementos. Estos están a una elevada temperatura y emiten luz blanca. Si se observa el Sol en el espacio exterior en lugar de hacerlo desde la atmósfera de la Tierra, aparecería de color blanco en vez de dorado. Por tanto aparece de color amarillo debido a que la luz que emite se distorsiona al pasar a través de la atmósfera terrestre.
Si la luz blanca (como la emitida por el Sol) atraviesa un obstáculo (por ejemplo un prisma transparente) se dispersa en los siete colores que la componen y que son: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta, colores que son los mismos del arcoíris.
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Así, cuando la atmósfera tiene gotas de lluvia en suspensión (gotas que actúan como prismas), los rayos del Sol se refractan en dichas gotas, de forma que al abandonar estas se han descompuesto en los siete colores indicados (por la misma razón podríamos observar esta descomposición si los rayos solares atravesaran el agua de una cascada, o incluso una zona de niebla).
Vemos que el arcoíris tiene forma de semicircunferencia o arco (de ahí su nombre), pero realmente tiene forma circular (como podría observarse desde una posición elevada). La forma de arco es debida a la interposición del horizonte que lo corta.
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En el siguiente vídeo se explica todo lo anterior, y además se muestra el 'Arcoíris Nocturno' así como el 'Arcoíris Doble'.
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Si estás interesado en este tema sigue leyendo, pues trato todo lo anterior con mayor profundidad e indico porque el arcoíris es curvo y no recto. También trato sobre la existencia del arcoíris nocturno y del arcoíris doble.
¿De qué color es el Sol? ¿Qué luz emite?-
Todos pensamos que el Sol es de color amarillo, o más anaranjado si es al atardecer, ¿verdad?. De este color ha sido siempre representado, pero resulta que en realidad no es de tonos amarillentos, sino que es blanco. Lo percibimos de color amarillo pues sus rayos nos llegan después de atravesar la atmósfera terrestre.
(NOTA.- Pulsa sobre cualquier imagen para verla a mayor tamaño y con su pie de foto correspondiente.)
La luz emitida por el sol no tiene color y se denomina 'luz blanca', pero, en realidad, está compuesta por la unión de diferentes colores. Esta luz al pasar por un objeto transparente como agua o vidrio, se descompone en un espectro denominado 'arcoíris'.
Este espectro se compone de siete colores visibles (rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil, y violeta) y de dos colores no visibles por los ojos humanos: ultravioleta e infrarrojo.
Cuando la luz atraviesa un objeto transparente tiene lugar el fenómeno de la difracción, en que los rayos toman diferente direcciones en función de sus longitudes de onda. Así, cuando la luz blanca del sol atraviesa las gotas de lluvia, sale descompuesta en los colores que la componen.
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De estos colores, el color rojo, que es el que sufre menos desviación (posee la mayor longitud de onda), se sitúa en la parte superior del espectro, mientras que el violeta, que es el que experimenta la mayor desviación (menor longitud de onda) respecto a la trayectoria original, se coloca en la parte inferior del espectro. Entre ambos aparecen los restantes: naranja, amarillo, verde, azul y añil.
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En el siguiente vídeo se trata sobre el color real del astro rey.
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¿Qué es la refracción de la luz?-
Cuando la luz pasa de un medio a otro (no perpendicularmente) se produce un cambio en su dirección debido a las distintas velocidades de propagación de la luz en los diferentes medios. A este cambio de dirección que experimenta es a lo que se llama refracción.
Se conoce como 'indice de refracción' en un medio al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en dicho medio (n = c/v). Por ejemplo, si el índice de refracción del agua es n= 1,33, quiere decir que la luz es 1,33 veces más rápida en el vacío que en el agua.
En el siguiente vídeo se ve con ejemplos el fenómeno de la refracción de la luz, al pasar de un medio a otro.
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Entonces ... ¡cómo se forma el arcoíris.-
La luz del Sol (que como he dicho es blanca), viaja por la atmosfera y se encuentra en su camino con gotas de agua contra las que choca. Como el agua es más densa que la atmosfera, la luz viaja a menor velocidad en ella, es decir, al penetrar se produce su refracción, separándose en los siete colores del espectro visible, colores que son los del arcoíris. En el interior de la gota estos rayos se reflejan en la cara opuesta y al salir, se refractan de nuevo.
Como cada uno de los rayos tienen diferentes velocidades de propagación, al refractarse abandonan la gota con ángulos distintos, lo que hace que solo uno de los rayos que salen de la gota llegue hasta nuestros ojos, viendo un solo color. El arcoíris es la visualización de los reflejos de millones de gotas, con los colores ordenados.
Para ver un arcoíris deben existir gotas de agua en la atmósfera (como después de una lluvia). El Sol debes tenerlo a tu espalda y por encima de ti (cuanto más bajo esté el Sol más alto verás el arcoíris).
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Doble arcoíris.-
El arcoíris doble se produce cuando la luz del sol penetra por la parte de abajo de la gota de agua y llega a nosotros tras rebotar dos veces dentro de ella. Este doble rebote hace que los rayos se proyecten invertidos y veamos los colores cambiados de orden a los de un arcoíris normal. Por lo tanto, el rojo estaría hacia el interior y el violeta hacia el exterior. Igual que el arcoíris simple para poder verlo es necesario tener el sol a nuestra espalda y la cortina de lluvia por delante.
Observaremos que los colores del segundo arco son menos intensos y se debe a que van perdiendo energía en cada rebote. El cielo es más oscuro entre los dos arcos porque la rebotes dentro de la esfera de cada gota dejan un ángulo muerto sin luz. A eso se le llama "Zona Oscura de Alejandro" o banda de Alejandro en honor a su descubridor, Alejandro de Afrodisia. Es más normal ver el doble arcoíris por la mañana temprano o bien al final de la tarde porque es, en ese momento, cuando los rayos de sol se encuentran más bajos.
(Nota: Puede existir incluso un arcoíris triple pero este sería practicamente inapreciable, debido a que la luz dentro de la gota sufre más reflexiones antes de abandonar esta (a más reflexiones la luz abandona más debilitada). Finalmente, 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 arco iris alguno.)
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¿Por qué el arcoíris es curvo y no recto?-
Bien, esto es elemental ya que si el arcoíris fuese recto, no hablariamos del arcoíris sino del rectoíris, y ese es otro tema. Bien, ahora fuera de bromas veamos por que el arcoíris tiene forma de arco:
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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 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 138º respecto de la luz incidente. Así, todas las gotas que producen destellos de arco iris están en la superficie de un cono con la punta en el ojo del observador.
Sabemos que, para poder observar un arcoíris debemos tener el Sol a nuestra espada cerca del horizonte y, delante lluvia o una atmósfera cargada de gotas de agua, 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 proviniendo de todas las gotas de lluvia, sino sólo de algunas: de aquellas que, respecto de mí, formen justo un ángulo de 138º con la luz del Sol, pues sólo en ese caso la luz reemitida hacia atrás llegará hasta mis ojos.
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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, 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 (sería posible observar una circunferencia completa observando a gran altura, por ejemplo a bordo de un avión. Si volamos lo suficientemente alto, sin ninguna perturbación, podríamos ver el arcoíris completo en todo su esplendor).
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Arco Circunhorizontal
También es posible visualizar una circunferencia completa, 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 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.
Realmente si existe un arcoíris recto, llamado 'Arco Circunhorizontal'. Este se produce al incidir la luz solar sobre nubes altas, generalmente a una distancia de 7.000 a 8.000 metros de altura de la superficie, las cuales, en su mayoría, están compuestas por cristales de hielo. Al incidir la luz solar sobre estas partículas de hielo, los defracta y actúan como una especie de prisma. Es muy poco frecuente.
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¿Existe un arcoíris nocturno?-
Lo que poca gente sabe es que SI existe un arcoíris nocturno o lunar. Tal y como imaginas tiene lugar por la noche y es bastante más tenue que el diurno, pero no imposible de ver.
Un arcoíris nocturno o arcoíris lunar es un arcoíris que ocurre por la refracción de la luz solar, en este caso lunar, sobre una lluvia o neblina nocturna. Los arcoíris lunares son relativamente tenues, debido a la escasa cantidad de luz que llega desde la Luna. Como los arcoíris diurnos, los arcos lunares se encuentran siempre en el lado opuesto del cielo desde el que llega la luz de la luna.
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Las mejores condiciones para que se produzca un arcoíris lunar son:
- Cielo despejado.
- Luna llena (cuando la luz de la luna es más brillante).
- Justo después del crepúsculo vespertino o antes del crepúsculo matutino (cuando la luna todavía está baja).
- Abundante humedad (por lo que es más fácil verlos en cataratas).
Es difícil distinguir los colores en un arcoíris lunar porque la luz es generalmente demasiado débil para excitar los conos receptores de colores del ojo. Sin embargo, las cámaras fotográficas sí son capaces de captar los distintos colores.
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