?Por qu¨¦ el arco¨ªris es curvo?

Para que aparezca el arco¨ªris se tienen que dar las condiciones adecuadas. Como todos hemos podido comprobar, no vemos el arco¨ªris cada vez que llueve, sobre todo en condiciones de tormenta o con mucho viento. Tiene que haber lluvia en suspensi¨®n para que las bolitas de las gotas de lluvia sean lo m¨¢s circulares posible; tiene que haber sol bajo, no puede estar en el cenit y, l¨®gicamente, tenemos que estar nosotros en la posici¨®n adecuada.

?Qu¨¦ ocurre cuando llega un rayo de sol a una de esas gotitas de agua que hay en suspensi¨®n en la atm¨®sfera? Como ya sabemos, la luz del sol se transmite en l¨ªnea recta siempre que no cambie el medio en el que est¨¢ viajando, cuando se encuentra con las bolitas de agua cambia el medio as¨ª que tiene que cambiar su direcci¨®n, eso es lo que se llama refracci¨®n de la luz. Y no solo cambia la direcci¨®n sino que, dependiendo del color, se desv¨ªa de diferente forma, es lo que se llama dispersi¨®n de la luz. El ¨¢ngulo de desviaci¨®n que sufre la luz cuando entra en la gota de agua es menor para la luz roja, m¨¢ximo para la luz violeta, e intermedio para el resto de colores que componen la luz blanca. Es lo mismo que ocurre en un prisma.

Una vez que el rayo de luz est¨¢ dentro de la bolita de agua, cruza el di¨¢metro de la gota y se encuentra con el otro lado, el que vuelve a dar salida al aire. Parte de la luz no sale al exterior de la bolita sino que se mantiene dentro de la bolita de agua. Esto es lo que se llama reflexi¨®n interna.

Como la luz ya est¨¢ separada por colores, el ¨¢ngulo de reflexi¨®n es ligeramente diferente tambi¨¦n para cada color. Cuando vuelve hacia atr¨¢s de nuevo se encuentra con la cara por la que hab¨ªa entrado la primera vez y vuelve a cambiar su direcci¨®n al salir hacia atr¨¢s (se refracta de nuevo). En resumidas cuentas, sale por el mismo lado donde hab¨ªa entrado pero con un ¨¢ngulo muy diferente, entre 138 y 140 grados respecto a la direcci¨®n inicial. Y respecto a nosotros, que para ver el arco¨ªris debemos estar entre el sol y las gotas de agua, ese ¨¢ngulo est¨¢ aproximadamente a 40 grados. Para entender por qu¨¦ vemos un arco tenemos que pensar en qu¨¦ figura geom¨¦trica describe 40 grados siendo nosotros un v¨¦rtice. Y esa figura es un cono. Desde donde estamos nosotros, a izquierda, derecha, hacia arriba y, obviamente, no hacia abajo porque est¨¢ el suelo, esos 40 grados de apertura forman un cono. Si no estuviera el suelo ver¨ªamos un c¨ªrculo completo, pero como est¨¢ el suelo lo que vemos es una parte del cono, un arco, el arco¨ªris.

Pero en algunas circunstancias especiales es posible ver el c¨ªrculo completo. Por ejemplo, desde un avi¨®n puede verse cuando la cortina de agua est¨¢ por debajo. Entonces no hay suelo y el arco se cierra completamente. Tambi¨¦n hay fotograf¨ªas muy bonitas del c¨ªrculo completo hechas desde rascacielos cuando se produce el ¨¢ngulo adecuado del sol y la cortina de agua est¨¢ m¨¢s baja que el lugar desde el que se est¨¢ haciendo la foto.

En algunas circunstancias especiales es posible ver el c¨ªrculo completo. Por ejemplo, desde un avi¨®n puede verse cuando la cortina de agua est¨¢ por debajo. Entonces no hay suelo y el arco se cierra completamente

Hay veces que podemos ver un segundo arco¨ªris por encima del primero. ?A qu¨¦ se debe este segundo arco¨ªris? Recordamos que la luz entra, sufre una primera refracci¨®n en la cara de la gota de lluvia que atraviesa, sufre una reflexi¨®n en el lado contrario, vuelve hacia atr¨¢s y sale de la gota de agua con una segunda refracci¨®n. Para que se produzca el segundo arco¨ªris debe quedarse dentro de la gota despu¨¦s de la primera reflexi¨®n, volver a reflejarse por segunda vez y salir la tercera vez que se choca con la pared de separaci¨®n entre el agua y el aire. Ese ¨¢ngulo de salida es un poco m¨¢s grande, alrededor de 50 grados respecto a nosotros, as¨ª que lo vemos por encima del otro. Este segundo arco se ve muy poco porque ha tenido que reflejarse dos veces y por lo tanto ha perdido luz por el camino, por eso es m¨¢s tenue. Adem¨¢s, tiene la caracter¨ªstica de que los colores est¨¢n invertidos, en la segunda reflexi¨®n dentro de la gotita de agua los diferentes colores se han invertido y aparece el violeta por arriba y el rojo por abajo.

Dolores de Fez es doctora en Ciencias F¨ªsicas, pertenece al Grupo de ?ptica y Percepci¨®n Visual de la Universidad de Alicante.

Pregunta enviada v¨ªa email por Javier P¨¦rez Tejero

Nosotras respondemos es un consultorio cient¨ªfico semanal, patrocinado por la Fundaci¨®n Dr. Antoni Esteve, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnolog¨ªa. Son cient¨ªficas y tecn¨®logas, socias de AMIT (Asociaci¨®n de Mujeres Investigadoras y Tecn¨®logas), las que responden a esas dudas. Env¨ªa tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

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