¿Por qué el arco iris es curvo y no recto?

 

Cuando contemplamos un arcoíris nos llama la atención que no se trata de una imagen plana bidimensional en la cúpula del cielo, sino más bien como un mosaico, compuesto de muchos trozos separados en tres dimensiones. ¿Por qué es curvo y no recto el arco iris que vemos?

¿Qué fenómeno está detrás de todo esto?

Ante todo necesitamos que se cumplan ciertas condiciones. Los arcoíris son bastante raros, ya que precisamos de contar con un día soleado y lluvioso al mismo tiempo. ¿Por qué se forma el arcoíris? En las condiciones adecuadas, las gotas de agua actúan como un prisma, de tal manera que cuando un rayo de sol la golpea, la luz simplemente pasará o, rebotará en la superficie y luego acabará dispersando la luz blanca en los siete colores visibles que componen cada arco del arcoíris. Y la luz también se refleja, de modo que esos colores se recuperan. En resumen, la refracción es la razón por la que todos los colores de la luz del sol terminan separándose cuando golpea la gota de agua, y luego podemos ver todos los colores del arco iris.

Los arcoíris son más que el medio círculo que solemos contemplar; el verlos como medio círculo es una ilusión causada por la falta de señales de distancia. En realidad, son círculos realmente completos. ¿Lo sabías? Eso sí, nunca verás un arco iris circular desde la superficie de la Tierra porque el horizonte se interpone en nuestro camino. Básicamente, el horizonte corta la mitad inferior del mismo. La geometría de la reflexión es tal que todas las gotas que reflejan la luz del arco iris hacia nosotros se encuentran en un cono con los ojos en la punta. Pero, en las alturas, como por ejemplo a bordo de un avión, es posible observarlo. Si volamos lo suficientemente alto, sin ninguna perturbación, podríamos ver el arcoíris completo en todo su esplendor.

Para cada persona, la vista del arcoíris será diferente, es decir, en cada posición, veremos un arcoíris distinto, pues si te mueves un poco hacia un lado, ya no te llegará la luz procedente de las mismas gotas de agua, sino de las que están al lado, dando, como resultado, un arcoíris diferente. Cada color tiene una longitud de onda diferente. Por ejemplo, la luz violeta tiene una longitud de onda mucho más corta que la luz roja. Cuanto más corta es la longitud de onda del color, más cambia de dirección. Por ello, la luz violeta cambia de dirección más que la luz verde. Y la luz amarilla cambia de dirección más que la luz roja.

El círculo (o semicírculo) se debe a que hay una colección de gotitas suspendidas en la atmósfera que son capaces de concentrar la luz dispersa en ángulos de desviación de 40-42 grados con respecto a la trayectoria original de la luz del sol. Así, el rango de ángulos en los que se reflejan las gotas de lluvia es la verdadera razón por la que los arcoíris son curvos. Estas gotas en realidad forman un arco circular, y cada gota dentro del arco dispersa la luz y la refleja hacia el observador.

Una vez que nos ha quedado claro que los arcoíris son círculos, podemos entender que las gotas de lluvia destellan los rayos del arco iris en un ángulo de 42 grados desde el punto directamente opuesto al sol. Así, todas las gotas que producen destellos de arco iris están en la superficie de un cono con la punta en tu ojo.

Bajo ciertas condiciones, los arcoíris supernumerarios pueden aparecer como bandas de colores adicionales más tenues dentro del arcoíris principal. Son el resultado de la interferencia entre ondas de luz que han sufrido múltiples reflejos internos dentro de la gota de lluvia.