Cualquiera puede apreciar el encanto de un arcoíris pero entender su naturaleza nos enfrenta al esplendor de la Física.
Roger Leiton Thompson
Proyecto Anillo Formación y Crecimiento de Agujeros Negros. Centro para la
Instrumentación Astronómica (CePIA)
Departamento de Astronomía UdeC
“¿Dónde termina el arcoíris, en tu alma o en el horizonte?”, Pablo Neruda.
Algo así me preguntaba también cuando era chico: ¿dónde toca el suelo?, ¿por qué se dobla?, ¿cómo se forma? Cualquiera puede apreciar el encanto de un arcoíris, pero entender su naturaleza nos enfrenta al esplendor de la Física. Puedes encontrarlo después de una lluvia: necesitas un telón de gotas frente a ti y al Sol detrás tuyo. El contenido y la redondez de la gota hacen la magia. Un rayo de luz que viene desde el Sol invierte su dirección cuando se mete en la gota de agua: el haz de luz rebota dos veces dentro de la gota para salir de vuelta en dirección tuya.
¿Y los colores? La luz solar se ve blanquecina debido a que nuestra estrella emite haces de diferentes colores que, cuando llegan todos juntos, nuestro cerebro no los puede distinguir individualmente. Esto es fácil de comprobar: divide un disco de cartón en 7 partes iguales, como si cortaras trozos de torta, y colorea cada segmento de un color del arcoíris: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. El orden es importante. Hazlo girar rápido y verás que los colores desaparecen y el disco se verá blanco. Volvamos al arcoíris. Cuando el haz de luz entra a la gota de agua es “blanco” y para cuando sale sus colores se separan destejidos en un arcoíris. Esta separación ocurre porque cada rayo de color escapa desde la gota ligeramente desviado uno del otro y en el mismo orden mencionado antes: desde el rojo (con el mayor desvío, en un ángulo formado entre el Sol, la gota y tú de 42 grados) hasta el violeta (menor desvío, 40 grados). Entonces, desde una gota ubicada en una posición particular solamente uno de los colores apuntará directamente hacia tus ojos; es por esto que necesitas un telón de muchas gotitas frente a ti para que veas un arcoíris con los 7 colores en el orden específico.
Y ¿por qué no se ven los 7 colores llenando todo el cielo como una gran pantalla? Desde tu punto de vista, los colores llegarán solamente desde una franja entre 40 grados (violeta) a 42 grados (rojo) alrededor de la línea imaginaria que forman tú y el Sol. Esta es la razón por la que el arcoíris es una banda curva de un cierto ancho y no un manto de colores que llena todo el cielo. Y ¿por qué entonces no se ve un círculo completo? Como ya habrás deducido, el arco se corta cuando la Tierra se interpone; más aún, si el Sol está muy alto en el cielo simplemente no verás el arcoíris. Para ver un círculo completo hay que mirar por sobre las gotas, hacia abajo desde un cerro o un avión, y siempre con el Sol a tu espalda.
Ahora que entiendes cómo funciona ¡disfrútalo aún más!