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¿Qué es y qué colores tiene el arcoiris?


¿Qué es y cómo se forma un arcoíris?

El arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que se produce por la refracción y reflexión de los rayos solares en las gotas de agua suspendidas en la atmósfera. Aparece sobre el horizonte, al lado opuesto del sol, como un arco luminoso de 7 colores y con un ángulo de entre 40 y 42° respecto a la luz incidente.

Deben darse unas condiciones concretas para que pueda observarse con cierta nitidez como son que el sol brille y se encuentre cerca del horizonte, que haya gotas de agua en el entorno atmosférico (con una leve niebla puede ser suficiente) y que la persona que lo percibe se sitúe entre el sol y la cortina de gotitas de agua.

Además, cuanto más bajo se encuentre el sol, mayor será la fracción del arco visible, pudiéndose llegar a observar hasta un semicírculo. De hecho, al observarse desde un punto muy elevado (desde un avión, por ejemplo), puede llegar a verse la circunferencia completa, siempre que el sol esté suficientemente bajo.

En ocasiones, puede aparecer un arcoíris secundario, situado en la parte exterior del primario. Es más tenue que el primario y presenta los colores invertidos en su disposición del arco. Se produce cuando tienen lugar dos reflexiones en las gotas de agua en lugar de solo una.

No existe un final definido de un arcoíris, ya que se trata de un fenómeno óptico. Cada arcoíris es distinto para cada observador, ya que lo que genera el tamaño, la forma y la distancia relativa es el ángulo de unos 42° desde el que estamos situados en nuestro cono de visión respecto a la luz solar. Es posible avanzar hacia el arcoíris y seguir viéndolo más adelante, es decir, no se encuentra en un lugar en concreto.

También es posible observar arcoíris en cascadas, aspersores y fuentes si el viento esparce el manto o chorro de agua descomponiéndolo en pequeñas gotitas.

Explicación del fenómeno

La luz que percibimos como blanca está formada en realidad por la superposición de todos los colores, cada uno con su diferente longitud de onda. Además, la luz, que se mueve a 300.000 kilómetros por segundo en el vacío, al atravesar algo, disminuye su velocidad y cambia su dirección. Esto es lo que se conoce como refracción.

Cuando la luz blanca atraviesa las gotas de lluvia (que hacen de prisma) tiene lugar ese fenómeno de refracción. En función de su longitud de onda, cada rayo de luz toma una dirección ligeramente distinta de los otros. Entra un rayo blanco, pero al entrar dentro de la gota se separa en distintos rayos de colores.

El color que menos se desvía de la trayectoria del rayo original es el rojo (situado en la parte más alta y larga del arco), seguido del naranja, el amarillo, verde, añil, azul y violeta, que es el que experimenta la mayor desviación respecto a la trayectoria original.

Estos colores siempre se presentan en el mismo orden, en función de su longitud de onda (la más larga es la del rojo y la más corta, la del violeta).

También hay que tener en cuenta que el ángulo de reflexión es diferente para cada una de las longitudes de onda de luz. Por tanto, el arcoíris es un gradiente continuo de colores espectrales en el que cada color se mezcla con sus colindantes, por lo que es posible que las franjas no se observen con mucha nitidez.

Como hemos dicho, en ocasiones puede observarse un arcoíris secundario, mucho menos luminoso que el primario ya que cada reflexión es mucho más débil que la anterior. Esto se produce porque toda esa luz sale de la gota de agua; parte se refleja de nuevo en otras gotas y vuelve a pasar por todo el proceso.

Incluso, en ocasiones excepcionales, cuando los arcoíris primario y secundario son bastante brillantes, se puede observar un tercero dentro del primario y un cuarto fuera del secundario. A estos arcos se les llama arcos supernumerarios y se deben al fenómeno de interferencia luminosa.

¿Por qué vemos esos 7 colores?

Como hemos mencionado, los 7 colores del arcoíris son el rojo, naranja, amarillo, verde, añil, azul y violeta. En el modelo de colores RGB corresponden a tres colores primarios, dos secundarios y dos terciarios.

¿Por qué esos colores y no otros? Es la pregunta que podemos hacernos. Pues bien, los colores pueden ser monocromáticos o policromáticos. Los primeros tienen una única longitud de onda, mientras que los policromáticos (formados por mezcla de monocromáticos) agrupan varias longitudes de onda.

Como la gota de lluvia (que actúa como un prisma) separa las longitudes de onda de una en una, los únicos colores que podemos ver son los monocromáticos: rojo, naranja, amarillo, verde, añil, azul y violeta.

Esta es la razón por la que no vemos otros colores como el marrón o el gris, que son policromáticos.

Historia de la ciencia del arcoíris

Hace más de tres siglos, Isaac Newton demostró que la luz blanca del Sol estaba compuesta por la luz de todos los colores del arcoíris, y que un prisma de vidrio los podía separar, rechazando la teoría de que los colores se producían mediante modificaciones de la luz blanca. Esta separación de la luz en los colores que la componen se conoce como la descomposición de la luz blanca.

Newton identificó 7 colores: rojo, naranja, amarillo, verde, añil, azul y violeta. Además, demostró que la luz roja se refractaba menos que la azul, lo que llevó a la primera explicación científica de las principales características del arcoíris.

Sin embargo, la teoría de Newton fue incapaz de explicar los arcoíris supernumerarios, para los cuales no se encontró una explicación satisfactoria hasta que Thomas Young se dio cuenta de que la luz se comportaba como una onda bajo ciertas condiciones y que podía interferir consigo misma.

El trabajo de Young fue completado por Richard Potter y George Biddell Airy, quien explicó que existía una relación entre la intensidad de los colores del arcoíris y el tamaño de las gotitas de agua.

Mitología y leyendas sobre el arcoíris

El arcoíris es probablemente el más conocido de los fotometeoros, y también uno de los más bonitos. Por ello, a lo largo de la historia, se han sucedido numerosos mitos y leyendas acerca de este fenómeno.

Según el primer relato bíblico del Antiguo Testamento, el arcoíris fue creado por Dios tras el Diluvio Universal como muestra de su voluntad y de promesa a los hombres de que nunca jamás volvería a destruir la Tierra con un diluvio.

Según la mitología griega, el arcoíris era una diosa mensajera entre el cielo (el Olimpo) y la tierra llamada Iris, que descendía entre los hombres agitando sus alas multicolores.

Según la mitología nórdica, el arcoíris es un puente que une nuestro mundo (Midgard) con el renio de los dioses (Asgard).

Por último, el mito originario irlandés sobre los duendes, a los que solo podemos ver cuando sale el arcoíris. En ese momento si conseguimos fijar la mirada en uno de ellos no podrá escapar y por su libertad nos ofrecerá todas sus riquezas escondidas detrás del arcoíris. Si retiramos la mirada el duende desaparecerá y nos quedaremos sin sus riquezas.