lunes, 9 de abril de 2018

¿PORQUE SON CURVOS LOS ARCO IRIS?


Una de las obras maestras más espléndidas de la naturaleza es el arcoiris.

Arcoiris reflejado al atardecer, a través de Fotograf Göran Strand . Capturó esta imagen en Vansbro, Suecia, sobre un río conocido como Västerdalälven. Más sobre esta imagen aquí .

Un arcoiris es una excelente demostración de la dispersión de la luz y una prueba más de que la luz visible se compone de un espectro de longitudes de onda, cada una asociada a un color distinto.

Para ver un arcoíris, su espalda debe estar hacia el sol mientras observa un ángulo de aproximadamente 40 grados sobre el suelo en una región de la atmósfera con gotas de agua suspendidas o incluso una neblina ligera. 
Cada gota de agua individual actúa como un pequeño prisma que dispersa la luz y la refleja de nuevo a su ojo. 
La luz y las gotas de lluvia trabajan juntas para crear un arcoíris, pero ¿por qué está curvado? 

Al mirar hacia el cielo, las longitudes de onda de luz asociadas con un color específico llegan a su ojo desde la colección de gotas. El efecto neto de la amplia gama de gotas es que un arco circular de ROYGBIV se ve en el cielo.

Al hacer el arcoíris, la luz del sol emerge de muchas gotas de lluvia a la vez, pero no es una imagen bidimensional plana en la cúpula del cielo. Es como un mosaico, compuesto de muchos bits separados en tres dimensiones. 
Para conocer más sobre la calidad tridimensional del arcoíris, simplemente sepamos que nuestro ojo ve el arcoiris como si fuera plano por la misma razón por la que vemos el Sol y la Luna como discos planos, porque, cuando miramos hacia el cielo, no hay señales visuales para decirnos lo contrario.

Los arcoíris son más que medio círculo; son realmente círculos enteros. Nunca veremos un arcoíris circular desde la superficie de la Tierra porque nuestro horizonte se interpone en el camino. Pero, en lo alto, en los aviones, a veces se les ve. 

Ver más grande. | El arcoíris de círculo completo fue capturado en la playa Cottesloe cerca de Perth, Australia, en 2013 por Colin Leonhardt de Birdseye View Photography . Estaba en un helicóptero volando entre un sol poniente y un aguacero. Usado con permiso.

Al hacer un arcoíris, la luz del sol que brilla en cada gota de agua individual se refracta, o se divide en los colores que la componen; y la luz también se refleja, de modo que esos diversos colores vuelven a rebotar.

Una clave para el arcoíris es que la luz deja la colección de gotas de lluvia frente a nosotros en un ángulo. Al hacer un arcoíris, el ángulo está entre 40 y 42 grados, dependiendo del color (longitud de onda) de la luz. 

Physicsclassroom.com lo explicó de esta manera: El círculo (o semicírculo) resulta porque hay una colección de gotas suspendidas en la atmósfera que son capaces de concentrar la luz dispersa en ángulos de desviación de 40-42 grados con respecto a la trayectoria original de la luz del Sol.
Estas gotitas en realidad forman un arco circular, con cada gota dentro del arco, dispersando la luz y reflejándola hacia el observador.




Y, ¿Por qué se curva el arcoíris? Para comprender la curvatura del arcoíris, se necesita cambiar nuestra mente al modo de pensamiento tridimensional. Cecil Adams de la columna del periódico The Straight Dope lo explicó de esta manera: Estamos acostumbrados a pensar que el arcoíris es básicamente bidimensional, pero eso es una ilusión causada por la falta de señales de distancia. La nube de gotas de agua que produce el arcoíris obviamente se extiende en tres dimensiones.

La geometría de la reflexión, sin embargo, es tal que todas las gotas que reflejan la luz del arcoíris hacia nosotros yacen en un cono con nuestros ojos en la punta. 
Se necesita un salto intuitivo para ver por qué debería ser así, pero las gotas de agua reflejan la luz del Sol (o cualquier luz) en un ángulo entre 40 y 42 grados dependiendo de la longitud de onda.

El Sol está bajo y detrás nuestro; todos los rayos del Sol entran y golpean la nube de gotas de agua delante de nosotros y se recuperan en un ángulo de aproximadamente 40 grados.
Los rayos pueden rebotar 40 grados en cualquier dirección hacia arriba, hacia abajo o hacia los lados. Pero lo único que vemos, son los que se encuentran en un cono con un ángulo de 40 grados de lado al eje y nuestros ojos en la punta.
La explicación del cono es sólida y también la preferida en Atmospheric Optics.

Un círculo como una sección de un cono, a través de xactly.com

 En realidad, los arcoíris no existen, no están en ninguna parte del espacio, no se pueden tocar; son una colección de rayos de gotas de lluvia centelleantes que llegan a nuestros ojos. Las gotas de lluvia destellan rayos del arcoíris en un ángulo de 42 grados desde el punto directamente opuesto al Sol.

Todas las gotas que destellan el arcoíris están en la superficie de un cono con su punto en el ojo. Pueden estar cerca y lejos; otras gotas que no están en el cono también destellan la luz del Sol en colores del arcoíris, pero sus rayos no llegan a nuestros ojos. 
Solo vemos aquellos en el cono, y cuando miramos hacia abajo del cono, vemos un circulo; por lo tanto, los arcoíris son circulares.
Fuente: EarthSky – 09.abril.2018 / The Physics Classroom et al.

Traducción libre de Soca