¿Por qué se forma el arcoíris?

Si eres de esas personas que, al ver el arcoíris, enseguida agarra la cámara de fotos para capturar uno de los fenómenos más bellos de la naturaleza, quizá debas saber que no es difícil replicar el arcoíris en tu casa. Solo necesitas un prisma de cristal y una linterna de luz blanca, o simplemente una ventana si eliges un día soleado. Si colocas el prisma en el haz de luz (de la linterna o del sol), verás que se forma un arcoíris al otro lado. Para verlo mejor, puedes apuntar el prisma hacia un papel blanco o una pared clara.

En el fondo, el arcoíris no es más que un juego de luces. La luz blanca es, en realidad, una mezcla de ondas de diferentes longitudes. La onda de longitud más larga (unos 650 nanómetros, o 650 millonésimas de milímetro) corresponde al rojo, mientras que la más corta (unos 400 nanómetros) la vemos violeta. En medio hay todo un degradado de colores a los que llamamos naranja, amarillo, verde y azul (y quizá también añil, aunque hay quienes defienden que no es lo suficientemente distinto del azul para merecer un puesto propio en el arcoíris).

Doblando la luz

El prisma hace que los rayos de luz, que normalmente viajan en línea recta, se “doblen” formando un ángulo (el término técnico es “refractar”). Pero cada longitud de onda se refracta en un ángulo distinto, por eso se separan los diferentes colores y se produce el arcoíris. Si no tienes un prisma a mano, pero sí una manguera con nebulizador, puedes colocarte de espaldas al sol y apuntar el nebulizador hacia delante, y verás que también se forma un arcoíris. En esta ocasión son las gotas de agua las que hacen la función del prisma y refractan la luz separándola en colores.

Pero aquí entra en juego un factor adicional: además de refractar la luz, el agua la refleja, de ahí que veas el arcoíris a pesar de que el sol está detrás de ti. Pues bien, cuando se forma el arcoíris en el cielo ocurre lo mismo: las gotas de lluvia reflejan y refractan la luz del sol. Si tenemos el sol detrás y lluvia o niebla delante, los rayos de sol alcanzarán esas gotas de agua, se doblarán y volverán, formando el arcoíris. El efecto será más visible cuanto más bajo esté el sol en el horizonte, es decir, al amanecer o al anochecer.

Arcoíris desde el avión

De hecho, la posición del arcoíris dependerá del punto de vista de cada persona que lo vea: no hay dos personas que vean el mismo arcoíris. El centro del arco coincide con el punto directamente opuesto al Sol desde nuestra perspectiva, es decir, con la sombra de nuestra cabeza. Si viajamos en avión y vemos un arcoíris, este punto puede estar lo suficientemente alto en el cielo como para que veamos el arcoíris completo en forma de circunferencia. Sin embargo, desde la superficie de la Tierra solo vemos la parte que queda encima del horizonte.

A veces, incluso, podemos llegar a ver un segundo arcoíris más tenue por encima del primero. Esto ocurre si las gotas de agua reflejan el agua no una sino dos veces. La segunda reflexión se produce a un ángulo mayor que la primera, por eso el segundo arcoíris aparece más elevado. Además, mientras que el arcoíris principal tiene el rojo en la parte superior y el violeta en la inferior, los colores aparecen en el orden contrario en el segundo arcoíris.

En realidad, cuando creemos ver un arcoíris estamos viendo solo una parte. Más allá de la luz visible existen otras longitudes de onda que también emite el sol, como el infrarrojo o el ultravioleta. Estas ondas también se reflejan y refractan en las gotas de agua, y utilizando un espectrómetro se puede observar el arcoíris ampliado. Quizá sea ese el tipo de cámara que tengas la tentación de agarrar la próxima vez que veas el arcoíris en el cielo.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque ver un arcoíris doble no es muy común, es muchísimo más raro ver uno triple o incluso cuádruple. Tanto, que la primera fotografía científicamente aceptada de un arcoíris triple se publicó en 2011 en la revista Applied Optics. El tercer arcoíris aparece enfrente de los otros dos, es decir, junto al sol, por eso es muy difícil de detectar.

REFERENCIAS (MLA):

• Whitaker, Robert J. “Physics Of The Rainbow”. The Physics Teacher, vol 12, no. 5, 1974, pp. 283-286. American Association Of Physics Teachers (AAPT), https://doi.org/10.1119/1.2350374.
• “How Are Rainbows Formed?”. Met Office, https://www.metoffice.gov.uk/weather/learn-about/weather/optical-effects/rainbows/how-are-rainbows-formed.
• Großmann, Michael et al. “Photographic Evidence For The Third-Order Rainbow”. Applied Optics, vol 50, no. 28, 2011, p. F134. The Optical Society, https://doi.org/10.1364/ao.50.00f134.