Un Arco Iris o ArcoIris es un arco multicolor que aparece en el cielo cuando la luz del sol golpea las gotas de agua.
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¿Qué es el Arco Iris?
Es una ilusión óptica que se produce cuando un rayo de la luz del sol atraviesa una gota de agua y su luz blanca se descompone en los 7 colores que la forma: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.
En realidad no existe en un lugar específico del cielo.
La apariencia de un arcoiris depende de dónde estés parado y de dónde brille el sol (u otra fuente de luz).
Condiciones Para la Formación del Arco Iris
Solo puede formarse bajo las siguientes condiciones:
1ª) Tiene que haber gotas de agua suspendidas en la atmósfera y Sol.
2ª) El sol debe estar bajo en el cielo, en un ángulo de menos de 42° sobre el horizonte. Cuanto más bajo esté el sol en el cielo, mayor será el arco de arco iris que verá el espectador.
3ª) El sol debe encontrarse detrás del observador. La lluvia, la niebla o alguna otra fuente de gotas de agua deben estar frente al espectador. Los arcoiris siempre aparecen en el cielo opuesto al sol. De hecho, el centro de un arco iris primario es el punto antisolar, el punto imaginario exactamente opuesto al sol.
Los arcoiris solo aparecen semicirculares sobre el nivel del suelo al amanecer o al atardecer, cuando el sol está exactamente en el horizonte y la mayoría de las veces se ve un segmento más pequeño que un arco.
También se pueden ver alrededor de la niebla, el rocío del mar o las cascadas.
¿Cómo se produce el ArcoIris?
Un arco iris es un fenómeno óptico que involucra tres procesos: reflexión, dispersión y refracción.
Reflexión
Las gotas de agua pueden actuar como pequeños espejos.
Cuando un rayo de luz solar golpea una de estas pequeñas esferas de agua, la mayor parte de la luz rebota en su pared posterior y se refleja hacia atrás.
Por ejemplo, durante la lluvia, el aire está lleno de gotas de agua que actúan juntas como una cortina reflectante hecha de millones de minúsculos espejos que te devuelven la luz del sol, siempre que exista sol durante la lluvia.
Dispersión
Pero la luz del sol es blanca, entonces, si las gotas de agua reflejan la luz del sol.
¿Cómo el arco iris obtiene sus colores?
Aquí es donde entra en juego el segundo proceso: la dispersión de la luz.
La luz del sol pura puede parecer blanca para nosotros, pero esta formada por todos los colores del espectro de luz visible para el ojo humano.
Tan pronto como un rayo de luz solar entra en una gota de agua, se divide en sus colores, lo que hace que sus colores se abran y se hagan visibles como un espectro de colores.
Esto sucede cuando el rayo entra en la gota y cuando sale de la gota nuevamente.
Refracción
Debido a que el agua es más densa que el aire, la luz que pasa del aire a una gota de lluvia en un ángulo disminuye la velocidad y cambia de dirección, en un proceso llamado refracción.
A medida que el rayo de luz entra y sale de la gota de agua, su dirección también cambia ligeramente por la refracción.
Cada color se refracta en una dirección ligeramente diferente, creando la impresión de un abanico de colores.
Por ejemplo, en relación con la dirección del rayo de luz entrante, el componente de la luz roja deja la gota en un ángulo ligeramente mayor que el componente de luz de color naranja.
Esto significa que cada gota de agua refleja de nuevo todos los colores de la luz solar.
Sin embargo, debido a que refleja y refracta cada color en un ángulo ligeramente diferente, solo un color de cada gota llega a tus ojos.
Por ejemplo, solo puedes ver la luz roja de las gotitas que están más altas en el cielo, y solo la luz naranja de las gotitas que están un poco más bajas.
Así es como se forman las dos franjas superiores del arco iris (rojo y naranja).
Más abajo, las gotas forman un ángulo aún más agudo entre tu y el Sol, por lo que le devuelven los componentes amarillo, verde, azul, índigo y violeta de la luz solar, creando las franjas restantes del arco iris.
Los arcoiris son en realidad círculos completos.
El punto antisolar es el centro del círculo.
Los espectadores en el suelo solo pueden ver la luz reflejada por las gotas de lluvia sobre el horizonte.
Debido a que el horizonte de cada persona es un poco diferente, en realidad nadie ve un arco iris lleno desde el suelo.
De hecho, nadie ve el mismo arco iris; cada persona tiene un punto antisolar diferente, cada persona tiene un horizonte diferente.
Alguien que aparece debajo o cerca del «final» de un arco iris para un espectador verá otro arco iris, que se extiende desde su propio horizonte.
Resumiendo: Cuando la luz del sol golpea una gota de lluvia, parte de la luz se refleja. El espectro electromagnético está hecho de luz con muchas longitudes de onda diferentes, y cada una se refleja en un ángulo diferente. Así, el espectro se separa, produciendo un arco iris.
Los Colores del ArcoIris
Un arco iris aparece como un espectro de luz: una banda de colores familiares que incluye rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.
La luz blanca es la forma en que nuestros ojos perciben todos los colores del arcoiris mezclados.
La luz del sol aparece blanca.
El rojo tiene la longitud de onda más larga de la luz visible, aproximadamente 650 nanómetros. Generalmente aparece en la parte exterior del arco de un arco iris.
El violeta tiene la longitud de onda más corta (unos 400 nanómetros) y generalmente aparece en el arco interior del arco iris.
En sus bordes, los colores de un arco iris en realidad se superponen. Esto produce un brillo de luz «blanca», que hace que el interior de un arco iris sea mucho más brillante que el exterior.
La luz visible es solo parte de un arcoiris.
La radiación infrarroja existe más allá de la luz roja visible, mientras que la luz ultravioleta está más allá del violeta.
También hay ondas de radio (más allá del infrarrojo), rayos X (más allá del ultravioleta) y radiación gamma (más allá de los rayos X).
Los científicos usan un instrumento llamado espectrómetro para estudiar estas partes invisibles del arco iris.
¿Por Qué el ArcoIris Está Curvado?
Técnicamente, un arco iris es la mitad superior de un círculo de luz, que se centra en el punto antisolar, el punto directamente opuesto al Sol, como se ve desde su perspectiva.
Sin embargo, la mitad inferior del círculo generalmente no es visible, ya que las gotas de agua golpean el suelo antes de que puedan formarse.
Es posible que puedas ver un arco iris circular si tienes una posición ventajosa alta y el terreno cae bruscamente en la dirección del arco iris, lo que permite que la lluvia caiga más lejos y refleje la luz solar desde un ángulo inferior.
También es posible ver un arco iris circular desde un avión.
La forma de un arco iris es el resultado del índice de refracción del agua.
Esto hace que la luz del sol se refleje en las gotas de lluvia dentro de un rango limitado de ángulos que se encuentran entre 0° y 42°.
La mayor parte de la luz se devuelve hacia ti en un rango angular de 40° para luz violeta y a 42° para luz roja.
Esta es la razón por la cual el círculo de luz siempre tiene una distancia angular de 40-42° desde el punto antisolar, lo que significa que un arco iris siempre aparece a 40-42° desde el punto opuesto al Sol, como se ve desde su perspectiva.
Variaciones del Arco Iris
Brillar
La atmósfera opuesta a un arco iris, frente al sol, a menudo brilla.
Este brillo aparece cuando la lluvia o la llovizna caen entre el espectador y el sol.
El brillo está formado por la luz que pasa a través de las gotas de lluvia, no reflejada por ellas.
Algunos científicos llaman a este resplandor un resplandor de orden cero.
Doble Arcoiris
A veces, un espectador puede ver un «arco iris doble».
En este fenómeno, un arco iris secundario débil aparece sobre el primario.
Los arcos dobles son causados por la luz reflejada dos veces dentro de la gota de lluvia.
Como resultado de esta segunda reflexión, el espectro del arco iris secundario se invierte: el rojo está en la sección interna del arco, mientras que la violeta está en el exterior.
Arcoiris de Orden Superior
La luz puede reflejarse desde muchos ángulos dentro de la gota de lluvia.
La «orden» de un arco iris es su número reflexivo.
Los arco iris primarios son de arco iris de primer orden, mientras que los arcos secundarios son de arco iris de segundo orden.
Los arcoiris de orden superior aparecen para los espectadores que miran hacia el sol y hacia el exterior.
Un arco iris terciario, por ejemplo, aparece ante un espectador frente al sol.
Los arco iris terciarios son arco iris de tercer orden, el tercer reflejo de la luz. Su espectro es el mismo que el del arco iris primario.
Los arcos terciarios son difíciles de ver por tres razones principales. Primero, el espectador mira hacia el sol, el centro de un arco iris terciario no es el punto antisolar, es el sol mismo. En segundo lugar, los arco iris terciarios son mucho, mucho más débiles que los arco iris primarios o secundarios. Finalmente, los arco iris terciarios son mucho, mucho más amplios que los arco iris primarios y secundarios.
Los arcoiris cuaternarios son arco iris de cuarto orden, y también aparecen ante los espectadores frente al sol.
Son incluso más débiles y anchos que los arco iris terciarios.
Más allá del arco iris cuaternario, los arco iris de orden superior se nombran por su número u orden reflexivo.
En el laboratorio, los científicos han detectado un arco iris de orden 200.
Arco Iris hermanado
Un arco iris hermanado son dos arcoiris distintos producidos desde un único punto final.
Los arco iris hermanados son el resultado de la luz que llega a una masa de aire con diferentes tamaños y formas de gotas de agua, generalmente una nube de lluvia con diferentes tamaños y formas de gotas de lluvia.
Arco iris Supernumerario
Un arco iris supernumerario es un arco delgado de color pastel que generalmente aparece debajo del arco interior de un arco iris.
Los supernumerarios son el resultado de la compleja interacción de los rayos de luz en una masa de aire con pequeñas gotas de agua de tamaño similar.
En la formación supernumeraria, los rayos reflejados interactúan de una manera llamada interferencia constructiva y destructiva.
La luz es reforzada (interferencia constructiva) o cancelada (interferencia destructiva).
La interferencia es responsable de los tonos más claros y las bandas más estrechas de los supernumerarios.
Arco Iris de Reflexión
Un arco iris de reflexión aparece sobre un cuerpo de agua.
Un arco iris primario es reflejado por el agua, y la luz reflejada produce un arco iris de reflexión.
Los arco iris de reflexión no reflejan el arco iris primario, a menudo parecen extenderse sobre él.
Arco Iris Reflejado
Un arco iris reflejado aparece directamente en la superficie de un cuerpo de agua.
Un arco iris reflejado es creado por los rayos de luz reflejados por la superficie del agua, después de que los rayos hayan pasado a través de las gotas de agua.
Los arcos reflejados no parecen formar un círculo con un arco iris primario, aunque sus puntos finales parecen encontrarse en una formación en forma de almendra.
Arco Iris Rojo
Un arco iris rojo, también llamado arco iris monocromo, generalmente aparece al amanecer o al atardecer.
Durante este tiempo, la luz solar viaja más lejos en la atmósfera y las longitudes de onda más cortas (azul y violeta) se han dispersado.
Solo los colores rojos de longitud de onda larga son visibles en este arco iris.
ArcoIris de Niebla
Un arco de niebla se forma de la misma manera que un arco iris primario.
La luz en un arco de niebla es refractada y reflejada por la niebla (gotas de agua suspendidas en el aire).
Un arco de niebla visto en las nubes se llama arco de nubes .
Debido a que las gotas de agua en la niebla son mucho más pequeñas que las gotas de lluvia, los arcos de niebla tienen colores mucho más débiles que los arcos de lluvia.
De hecho, algunos arcos de niebla tienen pocos colores detectables y aparecen en su mayoría blancos, con un tinte rojizo en su borde exterior y un tinte azulado en su borde interior.
Arco de Luna
Un arco lunar, también llamado arco iris lunar, es un arco iris producido por la luz reflejada por la Luna.
La Luna en sí misma no emite luz, por supuesto. La luz de la luna es la luz del sol reflejada, así como también la luz de las estrellas y la «luz de la Tierra «.
Debido a que la luz de la luna es mucho más débil que la luz del sol, los arcos lunares son más tenues que los arcoiris.
Arco Iris Mitológicos
Los arco iris son parte de los mitos de muchas culturas alrededor del mundo.
Los arco iris a menudo se representan como puentes entre personas y seres sobrenaturales.
En la mitología nórdica, por ejemplo, un arco iris llamado Bifrost conecta la Tierra con Asgard, donde viven los dioses.
En las antiguas creencias de Japón y Gabón, los arco iris eran los puentes que los ancestros humanos tomaron para descender al planeta.
La forma de un arco iris también se asemeja al arco de un arquero.
La cultura hindú enseña que el dios Indra usa su arco iris para disparar flechas de rayos .
Los arco iris son generalmente símbolos positivos en mitos y leyendas.
En la Epopeya de Gilgamesh y, más tarde, en la Biblia, el arco iris es un símbolo de una deidad (la diosa Ishtar y el Dios hebreo) para nunca más destruir la Tierra con inundaciones.
A veces, sin embargo, los arcoiris son símbolos negativos.
En algunas partes de Birmania, por ejemplo, los arco iris se consideran demonios que amenazan a los niños.
Las tribus de la cuenca amazónica asocian el arco iris con la enfermedad.
Quizás la pieza más famosa de la mitología que rodea el arco iris es la leyenda irlandesa de la olla de oro al final de un arco iris.
El oro está protegido por un duende complicado, pero, como nadie ve el mismo arco iris y los arcoiris no «terminan» (son círculos), nadie encuentra el oro o la criatura mágica.
Banderas del Arco Iris
Las banderas de arco iris usualmente aparecen como rayas (bandas) de al menos cinco colores diferentes.
Las banderas arcoiris han representado a grupos que defienden la diversidad, el respeto y la inclusión .
El Wiphala es un tipo de bandera del arco iris.
Es un símbolo de las comunidades indígenas de la Cordillera de los Andes, que se extiende desde el actual Ecuador hasta Chile.
A Wiphala ha sido una bandera oficial de Bolivia desde 2009, cuando la nación eligió a su primer presidente indígena, Evo Morales.
El Wiphala presenta un diseño de mosaico diagonal con cuadrados en diferentes colores del arco iris. Diferentes arreglos de cuadrados de mosaico representan diferentes comunidades andinas.
La bandera budista, diseñada en el siglo XIX, es volada por los budistas de todo el mundo.
Es un arreglo vertical de seis bandas, cada una representando un aspecto diferente del budismo, desde la bondad hasta la moderación, las bendiciones y la sabiduría.
El Óblast Autónomo Judío, una comunidad en la frontera de Rusia con China, está representado por una bandera de arco iris de siete bandas.
Las siete bandas simbolizan las siete ramas de una menorá .
La bandera del arco iris más conocida puede ser la bandera que representa el movimiento que apoya los derechos civiles de los miembros de la comunidad de lesbianas, gays, bisexuales y transgénero (LGBT).
Los diferentes colores de la bandera «orgullo LGBT» representan la comunidad diversa en sí, así como los diferentes aspectos asociados con cada color.
La naranja, por ejemplo, simboliza la salud y la curación, mientras que el verde simboliza la naturaleza.
Teorías e Historia del ArcoIris
El arcoiris o arco iris en realidad consiste en dos arcoiris, el primario y el secundario.
Entre los arcos, el cielo es más oscuro que de otra manera.
Esta área se llama banda oscura de Alexander, después de Alejandro de Afrodisias (200 dC), quien fue el primero en describir la zona oscura.
El primero en tratar realmente de describir el arco iris fue Aristóteles.
Él decía que el arco iris era causado por el reflejo de la luz solar en las nubes. La luz se reflejaba en un cierto ángulo.
Eso significa que el arco iris consiste en un cono de rayos.
Aristóteles fue el primero en explicar la forma circular del arco iris y que el arco iris no se encuentra en un lugar definido en el cielo, sino que se ve en una cierta dirección.
Roger Bacon midió el ángulo del cono del arco iris como 42° en 1266 (el arco iris secundario es 8° más alto en el cielo).
En 1304, el monje alemán Teodorico de Freiberg propuso la hipótesis de que cada gota de lluvia en la nube forma su propio arco iris.
Él verificó su hipótesis observando la difracción de la luz solar en una botella circular. que Aristóteles creía que el arco iris se originaba a partir de toda la nube.
Los resultados de Theodoric permanecieron desconocidos durante tres siglos, hasta que Descartes (en 1656) redescubre la difracción en la caída.
Tanto Teodorico como Descartes sabían que el arco iris consistía en 2 arcos.
En el arco iris primario, los rayos se reflejan una vez dentro de la gota, en el arco iris secundario, los rayos se reflejan dos veces dentro de la gota.
Además, notaron que solo se ve un color cuando se mira la gota en una dirección determinada. De esto llegaron a la conclusión de que los colores del arco iris llegan (en el ojo) de diferentes gotas en la nube.
Esas fueron las ideas principales del arco iris.
Un estudio más profundo de los rayos que viajan a través de la gota requiere el conocimiento de las leyes de reflexión y refracción.
La ley de la reflexión es fácil de «comprender», mientras que la ley de la refracción toma conocimiento de la velocidad de la luz en diferentes materiales.
La ley de refracción se debe al holandés Willibrord Snell (1621).
El aspecto más espectacular del arco iris son, naturalmente, sus colores. Fueron explicados por Newton. En 1666, Newton demostró que la luz blanca que se refracta en un prisma se divide en colores.
La dispersión del color resulta del hecho de que el índice de refracción depende de la longitud de onda (el color).
Cada color en la luz del sol tiene su propio arco iris. Lo que vemos es una colección de arco iris, cada uno ligeramente desplazado del resto.
Newton calculó el ángulo del arco iris rojo, 42° y para el arco iris violeta, 40° 17′. Esto da un arco iris de 1° 45 ‘.
Este habría sido el ancho del arco iris si la luz del sol fuera paralela, pero no lo es; El disco solar tiene un diámetro de medio grado.
Newton llegó a la conclusión de que el ancho del arco iris debería ser de 2 grados y 15 minutos (lo que concuerda con las propias mediciones de Newton).
Esto no significa que los colores del arco iris sean colores puros.
En realidad no lo son. De hecho, las gotas de lluvia no tienen forma de prisma. Los colores fácticos del arco iris son una suma de colores.
El arco iris incluso contiene algunos arcos supernumerarios (principalmente bandas rojas y verdes dentro del arco iris primario).
La teoría de Newton no pudo explicar estos arcos supernumerarios. En 1803, Thomas Young demostró que las ondas de dos fuentes de onda (por ejemplo, dos orificios en un muelle en un recipiente con agua) crean luz y oscuridad alternas.
En otras palabras, en algunas direcciones la luz interfiere constructivamente, en otras direcciones interfiere destructivamente.
El propio Young señaló que los arcos supernumerarios podrían ser causados por la interferencia constructiva y destructiva de los rayos solares que han viajado de diferentes maneras a través de la gota de agua, por lo que las distancias recorridas pueden llegar a ser un número impar de medias longitudes de onda (oscuridad) o un número par longitudes de onda (luz).
La distancia recorrida por la luz depende del tamaño de la gota.
Por lo tanto, las gotas deben tener el mismo tamaño para que sea posible ver los arcos supernumerarios.
Más comúnmente, esto sucede en la parte superior del arco iris. Las gotas de lluvia comúnmente crecen a medida que caen, lo que resulta en gotas de varios tamaños cerca del suelo.
La luz del arco iris es casi 100% polarizada, lo que se puede ver con un par de lentes polaroid.
La polarización se debe al hecho de que el ángulo de refracción en la caída está muy cerca del ángulo de Brewster (David Brewster 1815).
Por lo tanto, la mayor parte de la luz de polarización paralela desaparece de la gota en la primera reflexión (y refracción) dentro de la gota.
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No deben dibujar ustedes el arco iris como si se diera solamente en un plano. Sí que dibujan una nube de gotas, pero después parecen no entender, y dibujan el arco en un plano. Es un error. El mismo color se ve en todas las gotas que forman con el observador el mismo ángulo. Es por eso que en ocasiones parece próximo, otras, lejano, y otras, indeterminado.