¿Qué causa los arcoíris?

Una de las exhibiciones más deslumbrantes que ofrece la naturaleza en un día lluvioso es un arco iris completo que cruza el cielo. Estos sucesos efímeros durante el día han capturado la imaginación humana durante siglos, lo que ha dado lugar a una amplia gama de mitos y leyendas sobre sus causas.

Si bien sabemos que hay principios científicos sólidos involucrados, muchos de nosotros probablemente tendríamos dificultades para describir exactamente cuáles son. Aquí hay una guía rápida de la ciencia detrás de los arcoíris, para que pueda comprender lo que sucede en el cielo la próxima vez que vea uno.

Refracción de la luz

La mano de la persona que sostiene el prisma contra la luz, mostrando los colores del arco iris

Para comprender cómo se produce un arco iris en un entorno natural, debemos comprender qué sucede durante el proceso de refracción de la luz. Para ilustrar eso, necesitamos echar un vistazo más de cerca a una herramienta básica de la clase de ciencias: el prisma.

Un prisma es una pieza de vidrio en forma de pirámide que puede producir una exhibición de color similar a un arco iris a partir de un haz de luz blanca ordinaria en un ambiente interior controlado. Lo hace porque el vidrio tiene un índice de refracción diferente al del aire. El índice de refracción mide la rapidez con la que la luz puede atravesar un medio. Cuando dos objetos tienen un índice de refracción diferente, la luz se dobla cuando se mueve de un entorno a otro.

Diferentes longitudes de onda de luz.

Vista cercana de la lámina arrugada refractando la luz en varios colores del arco iris

Un rayo de luz blanca, o luz solar, en realidad se compone de muchos colores diferentes. Estos colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta) tienen cada uno su propio longitud de onda. Cuando la luz se refracta, cada longitud de onda tiene su propio ángulo de curvatura.

Esto significa que durante la fracción de segundo en la que una luz blanca entra y sale de un prisma, cada color se separa ligeramente. Cuando salen del prisma y se proyectan sobre una superficie plana, cada color golpea un punto diferente porque se ha doblado en un ángulo ligeramente diferente. Esto le permite ver cada color uno al lado del otro.

Prismas naturales

Arco iris de colores brillantes contra nubes dispersas y cielo azul

En un día húmedo pero aún soleado, cada gota de lluvia actúa como un prisma individual. A medida que la luz del sol golpea cada gota de lluvia, se refleja en el interior de la gota y se refracta, separando las diferentes longitudes de onda de la luz.

Este proceso explica por qué los arcoíris siempre tienen el mismo patrón de color. El violeta tiene la longitud de onda más corta, lo que hace que se doble más. El rojo tiene la longitud de onda más larga, lo que hace que se doble menos. Es por eso que el violeta es siempre el color inferior del arco iris y el rojo siempre está en la parte superior. Todos los demás colores tienen longitudes de onda que se encuentran entre esos dos y siempre estarán en el medio.

Arco iris circular

Arco iris distante iluminado bajo cielos tormentosos y nubes gris oscuro

Sin embargo, aún queda una pregunta. Cuando la luz se refracta en un prisma, sale en línea recta. Sin embargo, los arcoíris siempre son curvos. ¿Por qué pasó esto?

La respuesta está en la forma del objeto que causa la refracción. Las gotas de lluvia son esféricas y refractan la luz en un círculo. Debido a nuestro ángulo en relación con el sol y el horizonte, normalmente solo vemos la mitad de ese círculo, el arco que asociamos con los arcoíris normales. Sin embargo, si está en un avión que vuela muy por encima del horizonte y observa un arco iris desde el ángulo correcto, es posible que tenga la oportunidad de ver el efecto arcoiris circular completo.

Los arco iris son un fenómeno aparentemente místico, pero, como la mayoría de las cosas, pueden explicarse con algunas observaciones básicas y repetirse en las circunstancias adecuadas. Entonces, la próxima vez que vea un arcoíris después de un día tormentoso, disfrute del efecto y aprecie la ciencia fascinante detrás de estas maravillosas bandas de color en el cielo.