¿Por qué cada persona ve el arcoíris de forma diferente? La respuesta está en el camino de la luz a través de la gota

Cuando la lluvia cesa y el Sol sale de entre las nubes, el arcoíris que aparece en el cielo puede parecer una vista común para todos los que miran hacia el mismo lugar. Sin embargo, físicamente la situación es más compleja: incluso dos personas que están una al lado de la otra no ven realmente el mismo arcoíris.

La razón es que el arcoíris no es un objeto concreto suspendido en el cielo. El arcoíris es un patrón óptico creado por el camino que sigue la luz solar dentro de millones de gotas de lluvia, dependiendo de la posición del observador. El lugar donde se encuentra su ojo determina a través de qué gotas y con qué ángulo le llega la luz.

EL VIAJE DE LA LUZ EN LA GOTA

Para poder ver un arcoíris, deben cumplirse condiciones básicas al mismo tiempo: el Sol debe estar detrás de usted, las gotas de lluvia frente a usted y la luz solar debe llegar a la lluvia sin ser bloqueada por las nubes. Cuando se cumplen estas condiciones, la luz se ralentiza y cambia de dirección al entrar en la gota de lluvia. En física, esto se llama refracción.

La luz blanca no es monocromática; está compuesta por diferentes longitudes de onda. Cuando la luz entra en la gota, estas longitudes de onda se curvan en diferentes cantidades y los colores se separan. Luego, los rayos se reflejan internamente en la superficie posterior de la gota y se refractan una vez más al salir por el borde frontal.

El investigador de arcoíris Philip Laven define este proceso como “un patrón formado por la reflexión y refracción de la luz solar a través de millones de gotas de lluvia en el cielo”. La luz roja sale de la gota en un ángulo de aproximadamente 42 grados; la luz cercana al azul y al violeta sale en un ángulo de aproximadamente 40 grados.

Esta pequeña diferencia de ángulo determina el orden de los colores en el arcoíris. Mientras que algunas gotas en la parte más alta del cielo envían luz roja hacia su ojo, las gotas más bajas le hacen llegar luz azul y violeta. Por eso, en el borde exterior del arcoíris principal generalmente se ven tonos rojos, y en el borde interior, tonos azules y violetas.

EL ARCOÍRIS DE CADA OBSERVADOR ES ÚNICO

Incluso si la persona a su lado mira el arcoíris al mismo tiempo que usted, la luz que llega a sus ojos proviene de gotas de lluvia diferentes. Cuando su amigo se mueve unos pasos a la derecha o a la izquierda, o incluso si su estatura es ligeramente diferente a la suya, la dirección en la que la luz llega a sus ojos cambia. Para alguien que pasa por el mismo punto más tarde, las condiciones ya no son exactamente las mismas debido al movimiento de la Tierra en relación con el Sol.

El arcoíris es en realidad un círculo formado alrededor del “punto antisolar”, donde se encuentra la sombra de la cabeza del observador, más que un arco. Visto desde el suelo, la parte inferior de este círculo a menudo permanece bajo el horizonte, por lo que solo se ve la sección en forma de arco. Sin embargo, cuando se observa desde un punto alto, como un avión, a veces se puede distinguir la forma circular completa del arcoíris.

La posición del Sol también es uno de los factores principales que determinan la imagen. Si el Sol está cerca del horizonte, se puede ver una mayor parte del arcoíris. Cuando el Sol sube a más de 42 grados sobre el horizonte, incluso el punto más alto del arco puede quedar por debajo del nivel del suelo. Por esta razón, los arcoíris se notan con menos frecuencia al mediodía.

A veces, fuera del arcoíris principal, se forma un segundo arco más tenue. Según el físico Ping Wah Li de la Universidad China de Hong Kong, el arcoíris secundario puede verse si el cielo entre el observador y el arcoíris está lo suficientemente despejado. Este segundo arco surge como resultado de que la luz se refleja dos veces dentro de la gota de lluvia.

En el arcoíris secundario, el orden de los colores se invierte: el rojo se sitúa en el lado interior y el violeta en el exterior. Sin embargo, debido a que la luz sigue un camino más largo dentro de la gota y se debilita más, este segundo arco parece más tenue que el arcoíris principal.

En cuanto al “tamaño” del arcoíris, también puede entrar en juego una ilusión óptica. Según el meteorólogo Raymond Lee de la Academia Naval de los Estados Unidos, el arcoíris no tiene un tamaño lineal porque no es un objeto. Lo que lo define es su tamaño angular. El radio del arcoíris principal es de aproximadamente 42 grados y su diámetro es de unos 84 grados. Aunque un arcoíris que se eleva sobre una montaña lejana parezca más grande, esto es a menudo una interpretación que hace el cerebro al observar los objetos circundantes.