Cabalgando sobre el arco iris
Somewhere over the rainbow, skies are blue, and the dreams that you dare to dream, really do come true
(En algún lugar sobre el arco iris, los cielos son azules, y los sueños que te atreves a soñar, realmente se hacen realidad)
Recién publicada la revista de cualquier mes comienzo a buscar información para el siguiente artículo; son momentos en los que me encuentro especialmente motivada, equilibradamente eufórica, quiero más y más. Y mira por dónde, el 3 de abril (el mismo día en que se publicó nuestra revista de dicho mes) se celebra el Día Mundial del Arco Iris; actualmente te encuentras días mundiales para todo lo que se te ocurra imaginar, bastante ineficaces en general, excepto quizás para algunas cuestiones, ya que les dan momentáneamente la publicidad que necesitarían durante el resto de días del año. Lo mejor de un día mundial es que la calidad de lo que se publica sobre el tema es más que aceptable, en muchos casos excelente. Es en ese instante cuando aparco proyectos posibles, algunos con bastante información ya recogida porque ese arco iris ya me ha atrapado y se ha hecho dueño del artículo.
¿Quién no ha visto alguna vez (o muchas) un arcoíris? Aseguraría que en esta ocasión me atrevo con algo muy popular y conocido, así que espero ofreceros la información suficiente para complacer vuestras expectativas y, además, con algún detalle que desconozcáis y hasta os sorprenda. ¿I no és maco això? Así que allá voy, más que dispuesta para cabalgar sobre el arco iris y vosotros en mi grupa.
¿Qué es un arco iris (se puede escribir así o con las dos palabras unidas, ambas formas son correctas)? ¿Y tú me lo preguntas? Simplemente es el fotometeoro más espectacular, un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la descomposición de la luz solar en el espectro visible cuando los rayos atraviesan gotas de agua o partículas de humedad. Dicho esto, es obvio que aquí hay material sujeto a leyes físicas y ópticas. Pero, no os preocupéis, estos no son los campos de la ciencia en los que mejor me desenvuelvo, así que me conformaré con una pequeña aproximación a la simple existencia del arco iris.
Comenzaré con lo más obvio. Para poder verlo necesitamos tres cosas imprescindibles: gotas de agua en suspensión (que esté lloviendo o procedentes de una catarata u ola al salpicar, por ejemplo), rayos de sol que las alcancen y un espectador entre ambas y con el sol a su espalda.
Además, la luz debe incidir de manera oblicua sobre las gotas de agua, formando un ángulo de 42º. Por esto es muy difícil, casi imposible, ver un arco iris durante el mediodía. Normalmente podemos distinguir un arco llamado primario cuyos colores de dentro hacia afuera van del violeta al rojo (según decrece la longitud de onda) y a veces, otro más exterior (arco iris secundario), de colores menos intensos y en orden contrario al primero. También es posible observar entre ambos una zona más oscura, llamada banda de Alejandro -en honor al filósofo Alejandro de Afrodisia que fue el primero en describirla hacia el siglo II d.C.- Estos arcos siempre se presentan en ángulos precisos entre los rayos de luz y el observador, unos 42º el primario y 50º, el secundario.
Un rayo de luz solar, de los que forman un arcoíris, cambia su dirección tres veces mientras se mueve a través de una gota de lluvia. Primero entra en la gota, lo cual ocasiona que se refracte ligeramente. Entonces se mueve hacia el extremo opuesto de la gota, y se refleja en la cara interna de la misma. Finalmente, vuelve a refractarse cuando sale de la gota de lluvia en forma de luz dispersa. La descomposición en colores es posible porque cada longitud de onda se refracta con un ángulo diferente, generando cada color del arcoíris.
Es común referirse a los siete colores del arco iris, pero en realidad está formado por una secuencia continúa. El ojo humano es capaz de distinguir un centenar de colores diferentes del citado espectro visible y tiene la tendencia de agruparlos por tonalidades afines (rojos, amarillos, naranjas…).
Fue Newton quien hizo referencia a los siete colores del arco iris, pero esa afirmación estuvo condicionada por su conocido interés por la alquimia y el mundo antiguo, donde el número 7 tiene un gran simbolismo y carácter mágico. Y llegando a este punto, creo que merece la pena detenernos a contemplar la historia del estudio de este fotometeoro y de lo que representaba en el mundo antiguo.
- Para los tibetanos siempre fue un elemento positivo, aparecía en la muerte de un personaje significativo, presagiando hechos trascendentales y de buen augurio
- En la Biblia se presenta en varios libros como puente y signo del pacto hecho entre Dios y los hombres
- Para los indios norteamericanos era un espíritu benefactor y significaba cambios e inicio de nuevas etapas favorables
- Para los pueblos nórdicos el arcoíris (Bifrost, camino luminoso) era el puente por donde los dioses cruzaban cada día para llegar al pozo de Wyrd, donde se reunían para impartir justicia entre los hombres; también lo usaban las valkirias para descender a la Tierra montadas en sus caballos alados y de donde volvían de nuevo al Walhalla siguiendo la senda del Arco Iris, llevando con ellas el alma de los guerreros muertos con honor en la batallas
- Para los celtas era un símbolo mágico que proporcionaba tesoros y riquezas; los leprechson (duendes zapateros) eran los encargados de esconder bajo uno de sus extremos sus calderos de oro y monedas y sólo mostraban el camino a ellas a los héroes que superaban todas sus pruebas
- En la mitología griega representaba a la diosa Iris, considerada la diosa del aire y la encargada de hacer llegar a la tierra los mensajes de los Dioses que habitaban el Olimpo; se cubría con un velo transparente y de bellos colores y era tan rápida que el velo sólo se podía ver con las gotas de lluvia iluminadas por el sol. También tenían leyendas de tesoros escondidos donde comenzaba y acababa el citado velo.
Tras las explicaciones mitológicas llegaron las racionales, acordes al alcance de la ciencia en cada época. Aristóteles (siglo IV a.C.) fue el primero en estudiar el arco iris con seriedad; teorizó que el arco iris se producía por la reflexión de la luz solar en las nubes según cierto ángulo fijo, lo que le daba su aspecto circular, verificando que no era un objeto material que se daba en una posición definida, sino que su posición dependía del observador. Le siguió Séneca el Joven (65 d.C.), analizando las teorías que hasta entonces se habían expuesto. En el siglo II, ya se sabía que la luz se refracta (cambia de dirección) al pasar a un medio diferente, como lo demuestra las tablas del astrónomo alejandrino Claudio Ptolomeo (se medía el ángulo de incidencia y de refracción). Alrededor del año 1000, Ibn al-Haytham intentó dar una explicación científica al fenómeno (imagen que se forma sobre un espejo cóncavo) en su libro de Óptica. En el siglo XIII, Al-Fārisī notó que la luz solar se descomponía en colores tras atravesar las gotas de lluvia y Roger Bacon fue el primero en medir los ángulos en los que se daban cada arco en 1266. En 1304, Teodorico de Freiberg expuso que el arco iris no era resultado de la actuación colectiva de todas las gotas (la teoría de Aristóteles) sino de cada gota en particular.
Fue el físico y matemático René Descartes (1637) quien primero estudió cuantitativamente el fenómeno. Creía que la luz constaba de diminutas partículas y su explicación de los colores se basó en una versión mecánica de la teoría tradicional de que los colores se producían mediante una modificación de la luz blanca. Isaac Newton (1664) demostró que la luz blanca estaba compuesta por la luz de todos los colores del arcoíris, que un prisma de vidrio podía separar en el espectro completo de colores; también que la luz roja se refractaba menos que la luz azul, lo que llevó a la primera explicación científica de las principales características del arcoíris. Pero tanto las teorías de Newton como Descartes no podían explicar todos los tipos de arco iris ni todas las propiedades, ya que desconocían su naturaleza ondulatoria.
Resumiendo todo el camino científico que se ha tenido que transitar para explicar física y ópticamente el arco iris, hay que señalar el principio de Herón de reflexión en ángulos iguales; la ley de Snell; la interferencia de la luz descubierta por Young; el principio de Huygens; la teoría de difracción desarrollada por Fresnel y aplicada por Airy, la dispersión como suma de ondas parciales y la transformación de Watson para tratarla.
Ya estoy acabando, pero no me gustaría hacerlo sin mencionar los diferentes tipos de arcoíris que en algún momento podemos observar:
- Primario, el arco iris en sí, pero se le suele llamar así cuando forma parte de uno doble
- Secundario, aparece en el arco iris doble por encima del primario, teniendo un arco más amplio, es más ancho y sus colores son más tenues
- Supernumerario, debajo del arcoíris primario -rara vez debajo del secundario- se da una aparición repetitiva de arcoíris; se van volviendo tenues y adquieren colores en tonos pastel, resaltando principalmente las tonalidades rosa, verde y púrpura
- Gemelos, dos arcoíris que salen de la misma base, pero con dos ángulos distintos (en realidad son dos arcoíris diferentes); en los gemelos los colores no se invierten
- Rojo, se suelen formar al atardecer o al amanecer cuando está el sol más bajo y la luz que se refleja y refracta en las gotas de agua solo está siendo iluminada por los rayos rojizos
- Circunhorizontal, también llamados arco iris de fuego, más corto que un primario, de mayor espesor y se produce por la refracción de la luz a través de los cristales de hielo
- Circuncenital, llamados arcos de Bravais, cuando la luz se curva a través de los cristales hexagonales de algunas nubes y hace que se separen los colores formando un arco invertido hacia arriba, de un tamaño como la cuarta parte de una circunferencia
- De niebla, arco iris blanco o albino, producidos por la niebla y con luz blanca
- Halo lunar, cuando se combina la humedad atmosférica con la reflexión de la luz que emite por la noche la luna
- Halo solar, una circunferencia que se forma al amanecer, cuando la temperatura es más baja, al incidir los rayos solares sobre los cristales de las nubes cirros
Por último, quiero nombrar a la bandera arco iris que representa al movimiento LGBT, diseñada por Gilbert Baker y popularizada en el año 1978. Con ella se quiere simbolizar la diversidad de orientaciones sexuales. También existe la whipala, una bandera cuadrangular vinculada con las etnias andinas, especialmente con los aimaras de Bolivia. Otro detalle que quiero señalar es la muy conocida canción Over the rainbow de la película El Mago de Ozz, aunque yo prefiero la versión que muchos años más tarde popularizó el cantante hawaiano Israel Kaʻanoʻi Kamakawiwoʻole (IZ).
Y a modo de resumen, me despido recordando que cuanto más bajo se encuentre el Sol, mayor será la fracción del arco visible pudiéndose llegar a observar hasta un semicírculo. Tanto, que, si observamos este fenómeno desde un globo o un avión, se vería el círculo completo formando el arcoíris (el horizonte limita nuestra visión). Y que la intensidad de los colores que observamos es directamente proporcional al tamaño de las gotas, tanto más intensos cuanto mayores sean.
Espero que os haya entretenido, es mi único objetivo. Si es así y os parece bien, os espero en esta revista el mes que viene. Cuidaros mucho, que os necesito a ese lado.
Fuentes y Referencias – BBVA Openmind (José Antonio Pozas Álvarez), Con Arco Iris, Concepto ABC, El Tiempo.com/Meteored (José Miguel Viñas, Cindy Fernández, Fernando Llorente), El Tiempo.es (Pablo Ramos), Física Tabú (Adrián Castelo, Al-Farisi, Roger Bacon, Teodorico de Freiberg, Willebrord Snell, Descartes, Isaac Newton, George B. Airy, Henri Poincaré, G. N. Watson), La Opinión A Coruña, La Sexta/TecnoExplora (Lucía Caballero), La Vanguardia, La Web de Física, Lidefer (Enciclopedia Británica, Organización Meteorológica Mundial, National Geographic, BBC News), Nueva Acrópolis (Elvira Collado), ProDaVinci (José Pulido), Significados.com, Telecinco (Marcos Fernández/Meteoralia, Jean Ricard), Xataka (Santiago Campillos, Mohorte), Wikipedia (Raymond L. Lee, Alistair B. Fraser, L. A. Séneca, J. J. O’Connor, E. F. Robertson, Nader El-Bizri, Carl Benjamin Boyer, Nathan Sivin, Paul Dong, Michael W. Davidson, David C. Lindberg, Theodoric of Freiberg, Carl B. Boyer, Stanley David Gedzelman, G. Mie, H. Moyses Nussenzveig)
