Seguramente has tenido la suerte de ver un arcoíris, uno de los fenómenos meteorológicos más lindos de la naturaleza, a mi parecer. Digo suerte puesto que, en realidad, las condiciones para que este fenómeno se de tienen que ser muy exactas. Vamos a repasar un poco sobre la ciencia de los arcoíris.
En primer lugar, la luz solar está hecha de todos los colores del espectro visible, así como de algunas otras longitudes de onda que no podemos ver. Cuando la luz viaja de un medio como el aire a otro más denso como el agua, esta se vuelve más lenta y abandona el segundo medio en un ángulo diferente al que entró, en un proceso llamado refracción. En el caso del agua, cuando la luz solar llega a una gota de lluvia, una parte se refleja y la otra entra a la gota. Esta luz que logró entrar rebota en la pared de la gota como un espejo y luego sale en un ángulo diferente (Figura 1).
Como cada color tiene una longitud de onda distinta, viajan a través de la gota a distinta velocidad y son refractados en ángulos distintos. Hablemos solo de los dos colores extremos del espectro visible: la luz roja que se mueve más rápido en el agua que la luz violeta, abandonará la gota a 42 grados del ángulo en el que entró, y la luz violeta abandonará la gota a 40 grados, con los otros colores en medio de estos dos. El efecto combinado de esta luz refractada esparce los colores y permite que los veamos individualmente. ¿Cómo es esto?
Los arcoíris solo ocurren cuando la luz del sol viene detrás de ti y el sol se encuentra bajo en el cielo. Cuando el sol brilla delante de una cortina de gotas que se encuentre delante de ti, solo un color de cada gota se refractará en el ángulo necesario para que llegue justo a tu ojo. Entonces en una parte del cielo todas las gotas de lluvia rebotarán solo la luz roja a tus ojos y estas corresponden a las gotas que están más arriba, los demás colores de esa misma gota se esparcirán demasiado arriba o demasiado abajo para que los puedas ver. Algunos grados más abajo en el cielo la luz violeta que rebota de esas gotas será la que llegue a tus ojos, es por eso que en realidad los colores del arcoíris los vemos “volteados” a como en realidad salen de la gota. Con todas esas gotas refractando solo cierta longitud de onda que llega a tus ojos juntas, se crea la ilusión de un arcoíris. (Figura 2)
Los arcoíris en realidad forman un círculo entero delante de ti, en un ángulo de 40 o 42 grados de tu línea de visión, lo que quiere decir que siempre serás el centro de cualquier arcoíris que veas, o sea que… ¡cada quién tiene su propio arcoíris! ¿lindo no? Pero también quiere decir que la tierra o el horizonte siempre bloquearán la parte inferior del arcoíris, por lo que siempre vemos la parte de arriba. De hecho, ha habido varias personas como pilotos o paracaidistas que han podido ver el círculo completo. (Figura 3)
En fin, recapitulando, ¿qué se necesita para que se produzca un arcoíris? De acuerdo a la densa explicación anterior la receta solo incluye dos ingredientes: gotas de agua o de cualquier otro líquido y la luz del sol. En realidad existe un tercer ingrediente ¿ya adivinaste? ¡Claro! Un observador. Un día estaba yo haciendo mi papel de observadora y me llegó una idea a la mente: el hecho de que se necesiten gotas de cualquier líquido implica que no solo se podrían ver arcoíris en la tierra, sino también en algún otro planeta de nuestro sistema solar que tenga partículas de cualquier liquido e incluso, si nos ponemos a pensar, ¡en cualquier otra parte del universo! En ese momento mi mente empezó a volar, me preguntaba si tal vez los arcoíris serían de alguna otra forma, así que empecé a investigar. En este momento ya sabemos que el motivo por el que vemos un arcoíris con esa forma circular es debido a que únicamente los rayos que llegan a nuestro ojo son los que están en un ángulo de 40 o 42 grados de nuestra línea de visión, así que, como humanos, siempre veremos un arcoíris redondo.
Un poco triste por el hecho de que desafortunadamente nunca podré ver mi propio arcoíris extraterrestre con mis propios ojos, pero motivada por la curiosidad, busqué más información y encontré que ya se tiene la primera foto de un fenómeno similar en otro planeta.
El orbitador Venus Express de ESA (European Space Agency) observó algo parecido a un arcoíris en la atmósfera de nuestro vecino más cercano. Este fenómeno es conocido como “gloria” o “anthelion” y la manera en que se produce es muy parecida a la de un arcoíris común. Mientras que los arcos de los arcoíris cruzan grandes franjas del cielo, las glorias son mucho más pequeñas y constan de una serie de coloridos círculos concéntricos alrededor de un centro brillante. (Figura 4)
En realidad, los científicos esperaban observar una gloria para poder determinar importantes características de las gotitas en las nubes de Venus, cuya atmósfera se piensa que contiene gotas ricas en ácido sulfúrico. Tomando imágenes de las nubes con el Sol justo detrás de la nave espacial Venus Express, pudieron observar una gloria extraterrestre a 70 km por encima de la superficie del planeta, el 24 de julio de 2011. A partir de estas observaciones se han estimado, por ejemplo, el tamaño de las partículas de líquido y hasta los demás componentes de la atmósfera de Venus.
Hablando ahora de algunos otros lugares que podrían permitir a un arcoíris ocurrir, podemos mencionar a Titán, la luna más grande de Saturno que cuenta con la atmósfera lunar más gruesa del Sistema Solar la cual es más densa que la de la Tierra y a su vez está compuesta por nitrógeno, metano y otros gases. Se sabe que en Titán llueve metano, lo cual es perfecto para la formación de arcoíris. Desafortunadamente, Titán está tan lejos que la distancia y su atmósfera nos dificultan poder verlos.
Encelado, otra luna de Saturno, es un lugar muy activo con plumas de hielo de agua corriendo por las grietas de su superficie helada. Los cristales de hielo de agua no son lo mismo que las gotas de agua, pero combinados con la luz solar se sabe que producen una familia de fenómenos ópticos aquí en la Tierra llamados «halos».
Sobre Europa, una luna de Júpiter, recientemente se han publicado informes sobre el descubrimiento de plumas de agua en su superficie, lo que nos hace pensar en una gran posibilidad. Tal vez la próxima misión espacial de la NASA Europa Clipper regresará con algunas bellas fotografías de arcoíris y halos extraterrestres.
Algunos fenómenos que vemos diariamente son más interesantes de los que creemos, somos muy suertudos de estar presentes cuando ocurren y te pueden llevar, como a mí, a echar a volar la imaginación y pensar en un sinfín de posibilidades. No puedo esperar a ver qué maravillas hay más allá de la Tierra.
Escrito por: Ileana E. Monsalvo F.
Imagen portada. [5]
- Dos conceptos que deberías saber sobre las ópticas. TilanoTV. https://tilanotv.es/general/dos-conceptos-que-deberias-saber-sobre-las-opticas-i/
- ¿Qué es y como se forman los arcoíris? Respuestas.tips https://respuestas.tips/que-es-y-como-se-forman-los-arco-iris/
- Tweet by Omar Hani. https://twitter.com/omarZhani/status/833772389423050757?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E833772389423050757&ref_url=https%3A%2F%2Fmagnet.xataka.com%2Fun-mundo-fascinante%2Fresulta-que-los-arcoiris-son-en-realidad-circulos-y-que-son-perfectamente-visibles-desde-las-alturas
- Venus Glory. ESA. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Venus_Express/Venus_glory
- Top 10: Las mejores imágenes de arcoíris. Cultura Colectiva. https://culturacolectiva.com/fotografia/top-10-las-mejores-imagenes-de-arcoiris