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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Por qué se forma el doble arco iris?

Arco Iris

No existe un único arco iris, en ocasiones podemos ver dos, uno por encima del otro y con los colores cambiados de orden; otras veces se observa una repetición de las franjas de colores bajo el arco más brillante y puede incluso llegar a verse uno circular, muy raro, alrededor del Sol. Todo un regalo que la naturaleza nos ofrece con sólo dos elementos: luz solar y gotas de agua.

La luz del Sol es blanca, pero el blanco no es un color propiamente dicho sino un conjunto de colores. Bajo ciertas condiciones, esos colores se separan y aparece el rojo, el naranja, el amarillo, el verde, el azul, el añil y el violeta. Para que se separen los colores, el rayo de luz debe pasar de un medio a otro, del aire al vidrio por ejemplo, así fue como los separó Newton, o del aire al agua, como sucede cuando se forma el arco iris.

Para que se forme el arco iris principal, o sea el más brillante y fácil de observar, debe dar la luz del Sol y debe estar lloviendo. Desde nuestro punto de vista, tendremos el Sol a la espalda y veremos el arco iris sobre una cortina de agua de lluvia frente a nosotros. Es el trabajo de millones de gotitas diminutas el que nos ofrece tan maravilloso espectáculo.

Veamos lo que sucede en una gota y luego sólo tendremos que ampliar lo observado a millones de ellas. Empecemos por el arco iris principal o "primario".

Un rayo de luz solar incide en la mitad superior de la gota, una parte de la luz se refleja y se pierde pero el resto penetra al interior. Al pasar del aire al agua, el rayo cambia de dirección. Ese cambio es distinto para los diferentes colores que componen la luz solar. El rojo se curva menos y los distintos colores se van curvando más hasta el violeta, que es el que más lo hace. El rayo blanco se convierte así en un conjunto de rayos de distintos colores que se van separando más a medida que avanzan ( en realidad el espectro es continuo pero nosotros los identificamos por los colores básicos). Luego chocan con la pared interna de la gota de agua y en parte son reflejados hacia atrás, como si fuera un espejo. Por último, los rayos vuelven a chocar con la superficie de la gota y salen al exterior, cada color en distinta dirección.

Nosotros nos colocamos de espaldas al Sol y miramos hacia la gota. Dependiendo del lugar en el que nos encontremos, llegará a nuestros ojos un rayo de luz distinto, según el ángulo, y veremos la gota roja, amarilla, de cualquiera de los otros colores o no la veremos. Cuando hay millones de gotas, vemos un arco de color rojo porque todas nos envían la luz roja bajo el mismo ángulo, otro arco amarillo, otro naranja, etc. Así se forma el arco iris principal o primario.

El segundo arco iris se produce a partir del rayo de Sol que penetra por la mitad inferior de la gota y nos es devuelto después de dar dos botes internos. En el transcurso de esos rebotes internos los rayos se cruzan y salen de la gota en orden inverso. El segundo arco es más débil porque en cada rebote se pierde energía y el ángulo de salida es mayor. Por esa razón el segundo arco iris se ve más alto y con los colores cambiados: el rojo abajo y el violeta arriba.

Entre ambos arcos el cielo es más oscuro, porque la rebotes dentro de la esfera de cada gota dejan un ángulo muerto sin luz. Se llama "Zona Oscura de Alejandro".

El arco que se ve, muy rara vez, rodeando al Sol se debe al paso de la luz por la gota sin rebote interno. Otros caminos de los rayos en el interior de las gotas producen más efectos, como las bandas de colores que aparecen bajo el arco iris principal, como si éste se repitiera.

No pierdan la oportunidad la próxima vez que vean un arco iris. Busquen el arco principal, el secundario, la zona oscura de Alejandro y puede que, si tienen mucha suerte, sean testigos de algún otro fenómeno asociado a este precioso regalo de la Naturaleza.

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