Los arcoiris son uno de los fenómenos atmosféricos que más gustan tanto a grandes como a pequeños. Bien sea por el sol, bien sea por su colorido, los arcoiris son una de esas cosas que a todos nos saca una sonrisa o nos sube el ánimo. Más o menos todos entendemos cómo funcionan y por qué se producen, pero no siempre queda claro por qué los arcoiris son circulares, o por qué en ciertas ocasiones vemos uno y en otras dos o hasta tres. Más aún, seguro que no todo el mundo se ha fijado que el cielo es más oscuro a un lado que a otro del arco.
¿Cómo se forma un arcoiris?
Para explicar estas cuestiones, primero debemos entender bien cómo se forma un arcoiris. Lo primero que necesitamos la luz del sol (en principio serviría cualquier fuente suficientemente brillante) y agua, muchas muchas gotas de agua. Cuando la luz penetra (se refracta) en las gotas de agua se dispersa en los distintos colores. ¿Por qué pasa esto? Porque el agua es un medio dispersivo, es decir, la velocidad de la luz en él depende del color (longitud de onda es el término técnico). Esto hace que cada color se mueva en el agua con un ángulo ligeramente diferente, como podemos ver en la figura de abajo.
Una vez el agua está dentro de la gota los colores, ya separados un poco, rebotan contra la pared con un ángulo que nuevamente depende del color del rayo. De esta forma los colores se separan aún más. Cuando este nuevo rayo separado sale de la gota y llega a nosotros perfectamente separado. El problema es que según este modelo, considerando solo una gota, deberíamos ver el color rojo en la parte de abajo del arcoiris y azul en la parte de arriba.
En realidad lo que pasa es que cada gota está situada de tal forma que solo somos capaces de ver un color por gota; puesto que el ángulo depende del color, a ángulos más pequeños (centro del arcoiris) vemos el azul, pues sus ángulos de refracción son menores, y a ángulos mayores veremos colores rojos. Estas diferencias son, desde luego muy pequeñas, pero debido a que la distancia a la que están las gotas de agua es bastante grande, el efecto se amplifica hasta ser notable. Así que la próxima vez que veáis un arcoiris fijaos en la distribución de colores, y observa que ves el arcoiris entorno a 42º con respecto al sol.
¿Por qué el cielo es más oscuro al otro lado del arcoiris?
Si os fijáis bien, veréis el efecto que hemos comentado antes que hace aparecer el cielo más oscuro fuera del arcoiris que dentro. Esto también se explica con el dibujito de la gota. Para cualquier ángulo menor que esos 42º mágicos a los que está el arcoiris la luz que nos llega no se ha dispersado lo suficiente y vemos la luz blanca rebotada por la gota; pero cuando pasamos estos 42º la luz que no nos llega luz visible, en todo caso podría llegarnos infrarroja, pero como no somos capaces de detectarla lo único que vemos es que hay menos intensidad de luz, está más oscuro.
Los curiosos dobles y triples arcoiris
Y ya para terminar, vamos a hablar de dobles y triples arcoiris. Estos se producen por el mismo principio de cambio agua-aire y separación de los colores, solo que para el segundo arcoiris tenemos dos rebotes en lugar de uno, para el tercero necesitaríamos tres rebotes… Estos arcoiris son mucho más difíciles de ver porque en cada rebote de la luz y en cada cambio de medio hay una pérdida en la cantidad de luz por lo que a más rebotes, menos brillante será el arcoiris.
Además, los dobles arcoiris tienen asociados un efecto muy curioso y es que los colores están invertidos con respecto al primero (azul fuera y rojo dentro) y se invierte también la intensidad de la luz fuera de él (más clara la parte externa y más oscura la interna) aunque de forma mucho más sutil. Como todo se basa en los principios que hemos visto, os lo dejo para que penséis. ¿Alguno se imagina como puede suceder esto? Os animo a que comentéis y discutamos el mecanismo.