La formación del arco iris es un fenómeno que siempre ha causado mucha curiosidad a las personas, especialmente a los niños durante la infancia. No solo por qué surge, sino también cómo se forman sus colores y a qué se debe esta variedad.
En este artículo te contamos más sobre la formación del arcoiris y todos los colores que lo forman. Además, resolvemos algunas de las dudas más frecuentes que surgen al respecto de este fenómeno: ¿tiene el arco iris realmente siete colores?
¿Cómo se forma el arco iris?
El arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que tiene lugar cuando en el cielo aparece un espectro de luz de diferentes frecuencias, es decir, de diferentes colores. El resultado de esto es la creación de un arco de siete colores muy vistoso que siempre ha generado mucha curiosidad a las personas.
El primer investigador capaz de dar una respuesta a este fenómeno fue el filósofo y pensador René Descartes. En el año 1637 habló por primera vez sobre cómo la reflexión y refracción de la luz podían dar lugar a esta maravilla óptica. Son muchas las celebridades científicas que continuaron el estudio de este fenómeno. Concretamente Isaac Newton estudió, pocos años más tarde, la descomposición de la luz blanca a través de un prisma de vidrio, un experimento esclarecedor para la explicación científica del arco iris.
Todo sucede cuando un rayo de luz entra en contacto con una gota de agua. La luz en este momento está cambiando de medio desde el aire hasta el agua. Lo que sucede es que parte de esa luz es reflejada hacia atrás, sin conseguir entrar en la gota, con un ángulo de 138 º. Por otro lado, parte de la luz que sí entra a la gota sale de esta con un ángulo de 138 º debido al fenómeno de refracción. Todos los puntos que se observan durante este proceso están formando un ángulo de 138 º con la luz solar y esta es la explicación básica de este fenómeno.
Otro de los fenómenos estudiados es el de los arco iris dobles o triples. La razón es que, dentro de las gotas, puede haber más de una reflexión, lo que propicia que se formen arco iris dobles o triples. No obstante, estos son siempre más tenues que los principales. Así mismo, el ángulo que los caracteriza con la luz solar es de 130 º y eso implica que tengan un tamaño mayor. A pesar de que no son muy frecuentes, puedes intentar observar este fenómeno cada vez que hay un arco iris y, así, intentar llegar a detectar esta segunda formación.
¿Cómo funciona exactamente la refracción?
En primer lugar, hay que tener en cuenta que la luz blanca o amarilla que vislumbramos día a día está realmente formada por una combinación de todos los colores presentes en el espectro visible al ojo humano. Es decir, el sol emite diferentes frecuencias (o longitudes de onda), diferentes luces de colores y la combinación de todas ellas es la que origina la luz blanca o amarilla.
Para descomponer esta luz blanca en la luz de diferentes colores pueden utilizarse varios objetos. Uno de ellos es el típico prisma de vidrio o prisma de Newton. La luz blanca pasa a su través y se descompone en los mismos colores que tiene el arco iris.
Otra de las posibilidades es utilizar gotas de agua que aparezcan suspendidas en el aire, dado que el cambio de luz desde el aire hacia el agua es esencial para que se produzca este fenómeno, como veremos a continuación.
En el caso del agua, cada una de las gotas de lluvia actúa como un prisma. Las ondas de luz inciden sobre las gotas de lluvia y aquí se produce el fenómeno de refracción. Para que este tenga lugar es necesario que una onda pase de un medio a otro con diferente índice refracción. En este caso, los índices del aire y del agua son diferentes y, por eso, se produce el fenómeno. La refracción también produce un cambio en la velocidad de propagación de la onda que, en este caso, se transforma en un ángulo que varía.
Para que el fenómeno sea visible, es necesario que llueva suficiente o exista una gran cantidad de agua presente en el aire. Además, las gotas de agua presentes en el aire tienen que tener un tamaño mínimo. De lo contrario sí que habrá una refracción y reflexión de la luz en las gotas, pero esta apenas será notable.
¿En qué casos puede verse el arco iris?
Tradicionalmente, se ha asociado el arco iris a los momentos de lluvia donde después sale el sol. Sin embargo, no es el único caso en el que puede apreciarse este fenómeno. Así, es posible que se vea en caídas de agua naturales como cascadas si el día es soleado. En casos de lluvias torrenciales o rápidos donde luego aparece el sol también sería posible.
Los colores del arco iris
Antes de continuar, es necesario conocer qué es el espectro de la luz visible y en qué se basa. La luz solar está formada por un conjunto de ondas de diferentes longitudes de onda que van desde los 400 hasta los 700 nm. De menor a mayor frecuencia, las longitudes de onda tienen diferentes colores. Así, encontramos violeta, añil, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. Los tres últimos se clasifican como los colores cálidos mientras que el verde da paso a los tres colores fríos.
Estos colores están formando parte de la luz blanca y la luz solar, pues la suma de todas estas ondas con longitudes de onda diferentes da lugar a las mismas. En el caso del arco iris, la descomposición de la luz siempre tiene lugar en este mismo orden. En la zona más externa aparece el rojo y en la zona interior el violeta, siendo el resto de colores ordenados según longitudes de onda decrecientes hacia el interior.
A continuación, se detalla ligeramente cada uno de los colores del arco iris en orden y las características de cada uno de ellos.
1. Violeta
El color violeta está formado por longitudes de onda entre 380 nm y 427 nm y es el primero del espectro visible a continuación de la radiación ultravioleta. Dentro del arco iris, el violeta aparece como el color más interno y próximo a la superficie terrestre.
2. Añil
Este color aparece con unas longitudes de onda entre 427 y 476 nm. Es el siguiente que aparece en el arco iris en dirección hacia el exterior del arco.
3. Azul
El color azul aparece con unas longitudes de onda entre 476 nm y 497 nm. Es el último de los colores fríos que aparece en el arco, pues el verde ya se considera uno de transición.
4. Verde
Este color aparece entre los 497 nm y 570 nm. Es el color de transición entre fríos y cálidos y, por tanto, aparece en el medio del arco.
5. Amarillo
El amarillo es el primero de los colores cálidos. Las longitudes de onda que abarca van desde los 570 nm hasta los 581 nm.
6. Naranja
Este es el segundo de los colores más exteriores con longitudes de onda entre 581 nm y 618 nm.
7. Rojo
El rojo es el color más externo del arco iris y se encuentra en la zona más externa del arco. Sus longitudes de onda van desde los 618 nm hasta los 780 nm. Valores superiores a este rango pertenecen a las ondas infrarrojas que se utilizan en terapias estéticas o médicas.
El arco iris no tiene siete colores
Esta es una de las creencias populares que no es del todo correcta. Si bien es cierto que hemos descrito los siete colores del arco iris que, además, pueden observarse perfectamente por el ojo visible, la realidad es que no se trata solo de siete colores.
El espectro visible de luz que se ha descrito hasta ahora es un espectro continuo donde no se pueden hacer de forma precisa unas divisiones tan claras. Desde que Isaac Newton estableció en su publicación de 1704 esta división en siete colores, ha resultado muy difícil cambiar las creencias. El famoso científico estaba convencido de que el siete era un número mágico en las leyes que regían el Universo y, al contemplarlos, no dudó en establecer esta observación en sus artículos e investigaciones.
Actualmente, si se considera que existen infinitas longitudes de onda dentro del espectro visible, habría que considerar que el arco iris no solo posee siete colores, sino que estos son infinitos. La principal cuestión en este aspecto es establecer cuál es la definición exacta de color, si depende de la percepción humana a través del ojo o bien se le quiere dar una explicación más científica.
En definitiva, el arco iris es un fenómeno óptico que se forma cuando la luz se descompone en el espectro visible, dando lugar a los característicos colores. Para ello, es necesario que exista un momento de refracción, que en este caso está formado por el agua de las gotas de lluvia o bien de las casacadas.
