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SCI-INNOVACIÓN

Por qué el arcoíris tiene forma de arco (y no es una línea recta)

Los oximorones también existen en la naturaleza, pues en medio de la tormenta hay cabida para la luz. Cuando la Madre Tierra decide sorprendernos, puede ofrecernos uno de los escenarios más interesantes; de fondo la lluvia que cae con gran intensidad y detrás el sol más brillante que nunca. El resultado de tal contraste es un arcoíris que aparece en medio de la unión de dos escenarios que parecieran contrarios. Pero más allá de la belleza de este fenómeno, llegan las preguntas a la mente sobre por qué se origina y por qué tiene forma de arco y no es una línea recta. Para responder estas preguntas tendremos que adentrarnos en la historia.

El experimento de Newton

En 1667 una de las mentes más grandes que han existido en la humanidad, presentó ante la Royal Society un experimento que cambiaría para siempre la percepción sobre la luz. A través de una pequeña entrada de luz reflejada sobre un prisma de vidrio, Isaac Newton descubrió una ley fundamental de la naturaleza y la escribió en latín:

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“Nec variat lux fracta colerem”, (la luz refractada no cambia de color).

El experimento que hoy en día se coloca como uno de los más importantes en la historia de la ciencia, enseñó a Newton dos ideas básicas sobre la luz. La primera es que la luz blanca está compuesta por múltiples colores que en combinación nos hacen observar el color característico de la luz. El segundo descubrimiento es que los colores en los que se descompone la luz blanca son inmutables. Es decir, no importa cuántas veces y cuáles sean las condiciones, el experimento del prisma siempre resultaría en la misma descomposición y orden de colores.

Teniendo este contexto en mente, podemos deducir que el arcoíris es la representación natural del experimento de Isaac Newton, aunque los elementos cambian en cierta forma. En vez de un prisma de cristal, la naturaleza utiliza las gotas de lluvia para reflejar y refractar la luz proveniente del sol. Cuando la luz atraviesa las gotas, se descompone reflejando los siete colores que llamamos arcoíris. Pero, ¿por qué tiene esa forma peculiar de arco y no de línea recta? La respuesta se esconde en las pequeñas gotas de lluvia.

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¿Por qué el arcoíris tiene esa forma?

A menudo la representación de las gotas de lluvia tienen una forma peculiar, con un ángulo puntiagudo en la parte superior y una base ovalada en la inferior. Sin embargo, en la vida real no poseen tal forma, sino que son completamente redondas. Con esto en mente, lo siguiente es pensar en los rayos provenientes del sol que atraviesan las gotas de lluvia, el resultado es más o menos el mismo que experimento Isaac Newton hace más de tres siglos. La luz se descompone en los sietes colores inmutables que llamamos arcoíris y los refleja y refracta, aunque cambia un poco la dirección de la luz que observamos.

Cuando un rayo de luz llega a una gota e intenta atravesarla para continuar con su camino, una pequeña fracción no lo consigue y se ve reflejada hacia atrás. En ese sentido, un porcentaje de luz que llega hasta las gotas no logra atravesarlas y en cambio, se ve reflejada casi por el mismo lugar por donde intentó entrar, aunque ahora descompuesta en colores.

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Sin embargo, el factor de la forma de la gota entra en juego y debido a la curvatura de sus paredes, cambia la dirección de la luz volviéndola curva como resultado de reflejarse y refractarse entre tanta superficie curvada. La luz sale disparada en descomposición a un ángulo de 138º respecto a la luz incidente y es precisamente este ángulo el que le da su peculiar forma circular al arcoíris.

De hecho, debido a las características del planeta que interrumpe la trayectoria de la luz con la superficie terrestre, podemos ver al arcoíris como un semicírculo. Pero en sitios donde no hay impedimento en la trayectoria de la luz, se puede apreciar la circunferencia completa. Es decir, la refracción de la luz no se detiene y gracias a la curvatura de las gotas logra generar una proyección completamente circular. No obstante, desde nuestra perspectiva no es posible observarla debido a que el suelo interrumpe la circunferencia.

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Aunque existen casos especiales en donde sí que se puede observar la forma genuina del arcoíris. Como por ejemplo al borde de una catarata en donde la luz del sol atraviesa las gotas que salen despedidas debido a la caída de agua. Gracias a la altura, a lo lejos se observará la circunferencia completa de los siete colores que forman la luz blanca.

Este fenómeno es asombroso y nos muestra la verdadera naturaleza de la luz. Ahora cada que observes un arcoíris piensa que estas ante una réplica natural de lo que Isaac Newton descubrió hace más de tres siglos y que nos regala las vistas más hermosas.

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