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Preguntas y respuestas: ¿Por qué el arco iris se curva en forma de semicírculo?

¡Buena pregunta! El arco iris es producto de la luz solar que atraviesa pequeñas gotas de agua suspendidas en la atmósfera (¡o incluso que caen a través de ella!). No sólo son hermosos, sino que suelen ser raros porque se necesita un día lluvioso y un día soleado al mismo tiempo para que aparezca uno — el sol tiene que estar brillando desde una parte del cielo, y la lluvia en otra parte del cielo antes de que un arco iris pueda aparecer.
La luz del sol toma un camino complicado a través de cada gota de agua. Entra por el lado más cercano al sol, se dobla porque el índice de refracción en el agua es mayor que el del aire (se puede ver este efecto poniendo un lápiz en un vaso de agua de manera que una parte sobresalga y mirándolo desde diferentes ángulos – el lápiz aparecerá «roto» en el lugar donde cruza la superficie del agua). La luz del sol, al pasar por la gota de agua, rebota en la superficie posterior de la gota, viaja de vuelta al otro lado, y se dobla una vez más al salir.
La razón por la que el arco iris es curvo es porque todos los ángulos de la gota de agua tienen que ser los correctos para que la gota envíe algo de luz solar hacia ti, de pie en el suelo. Así que, con el sol *detrás* de ti, sólo las gotas de agua que tienen el mismo ángulo formado por ti, la gota y el sol (este ángulo resulta ser de aproximadamente 42 grados) contribuirán al arco iris. Las demás gotas envían su luz a otro lugar, y si te mueves a otro sitio, se necesitan nuevas gotas para formar el arco iris que ves en el nuevo lugar. Por eso no puedes ir al final del arco iris para encontrar los míticos duendes y ollas de oro; en cualquier lugar en el que te sitúes, el arco iris está formado por gotas de agua lejanas que reflejan y doblan la luz del sol. El arco iris es curvo porque el conjunto de todas las gotas de lluvia que tienen el ángulo correcto entre tú, la gota, y el sol se encuentran en un cono que apunta al sol con tú en una punta. El arco iris puede parecer semicircular si el sol se está poniendo o saliendo (un buen momento para ver un arco iris porque la luz del sol en ese momento puede meterse debajo de las nubes de lluvia porque está viajando horizontalmente). Si el sol está más alto en el cielo, la tierra se interpone y se puede ver menos que un arco iris semicircular.
El arco iris está coloreado porque las gotas de agua actúan como pequeños prismas — lo mucho que se curva la luz cuando entra y sale de la gota depende de su color, y la luz del sol contiene contribuciones de luz de todos los colores. Así que los 42 grados de arriba son un poco diferentes para la luz roja y diferentes aún para la luz azul — tienes que mirar en un lugar diferente para ver el arco del arco iris rojo y el arco del arco iris azul, así que los ves como arcos en el cielo de diferentes tamaños y el arco iris está rayado con colores.
Puedes hacer tus propios arcos iris con un aspersor de césped o incluso con una botella de agua que pueda hacer una fina niebla. En un día soleado y con el sol a tus espaldas, rocía un poco de agua delante de ti en diferentes direcciones para ver dónde se ven los mejores arcos iris. ¿Puedes hacer que uno de ellos dé toda la vuelta en un círculo? El arco iris aparece en los lugares más bonitos: a veces se ve en el fondo de las cascadas e incluso brevemente en las salpicaduras de los buceadores en la piscina.

(publicado el 22/10/2007)