Un colega mío (un físico) afirmó recientemente que es posible calcular la distancia a un arco iris aplicando el método de la paralaje y que el resultado sería de ~150 millones de kilómetros, la distancia Tierra-Sol. A mí esta afirmación me parece bastante impar, ya que hasta donde yo sé, se necesita un fondo fijo y lejano para calcular el ángulo de paralaje. ¿Puede alguien explicar cómo es esto posible o es simplemente falso?
Su colega tiene razón. El arco iris es una imagen virtual (no un objeto físico) similar a la imagen de un espejo. Las gotas de lluvia son similares a pequeños espejos o dispersores. El origen virtual de los rayos de luz, donde se cruzan los rayos extrapolados, está aproximadamente en el infinito. En óptica geométrica, la distancia exacta de una imagen virtual es definido por su paralaje. Si el arco iris se observa desde diferentes puntos de la Tierra, como en el diagrama siguiente, el centro del arco iris (el punto antisolar) tiene un pequeño paralaje negativo, correspondiente a la ubicación del Sol, a una distancia de 1 UA ( unidad astronómica ).
El fondo de referencia para la medición del paralaje es el cielo celeste. Por ejemplo, a mediados de enero el arco iris se sitúa aproximadamente sobre las estrellas Aldebarán, Rigel y Sirio. Las estrellas no son visibles en el cielo durante el día, pero una aplicación de planetario en un smartphone revelaría su ubicación. De un día para otro, el centro del arco iris se desplaza lentamente por la esfera celeste, a una velocidad de 1° por día a lo largo de la eclíptica.
En general, cuando se habla de arco iris, es más útil pensar en esa distancia de 1 UA como aproximadamente infinita, porque para las observaciones visuales a ojo o con cámara la diferencia es despreciable. Entonces:
1) El arco iris es un círculo de 42° alrededor del punto antisolar. El punto antisolar es opuesto al sol, situado en el infinito.
2) Cuando se utilizan observaciones visuales (ojo o cámara, posiblemente en diferentes lugares), el arco iris es indistinguible de un círculo de 42° en el infinito.
3) Imagina que el Sol fuera sustituido por una fuente puntual monocromática ideal. El arco iris sería entonces un círculo monocromático nítido de 42° en lugar de una banda circular multicolor borrosa. El objetivo de una cámara tendría que enfocar al infinito para obtener una foto nítida, de lo contrario la grabación sería borrosa.
4) Unos tres días antes o después de la luna llena es posible, ocasionalmente, ver la luna en el arco iris ( ejemplo ). Con un poco de suerte debería ser posible hacer fotos simultáneas desde diferentes lugares de la tierra. La diferencia de paralaje mostraría que el arco iris está más lejos que la luna.
Algunos creen que el arco iris es un cono. Sin embargo, el cono es la ubicación de los rayos de luz, mientras que el arco iris es el origen aparente de esos rayos: un círculo de 42° alrededor del punto antisolar, en el infinito.
Parece que dices, basándote en las definiciones de los términos de la óptica, que la ubicación del arco iris es en el Sol. Veo que es pertinente y correcto observar el paralaje que indica el diagrama, pero de todos modos, con definiciones de términos o sin ellas, simplemente no es un uso útil del lenguaje decir que cuando miro delante de mí estoy mirando una imagen virtual que está detrás de mí. Creo que es más útil acordar que un arco iris es un conjunto de colores que llegan desde diferentes direcciones; no necesita tener una distancia o una ubicación, y no tiene ninguna. ¿Qué opina usted?
Mi primer párrafo, sobre el paralaje negativo debido a un Sol a 1 UA de distancia, es simplemente una respuesta a la afirmación citada por el autor de la pregunta. Admito que el efecto es imperceptiblemente pequeño. El resto de mi respuesta es más sencilla, porque sustituye al Sol por una fuente puntual en el infinito. La lluvia dispersa la luz de tal manera que la origen aparente de los rayos es un círculo de 42° en el infinito. Todos los observadores ven el círculo en el mismo lugar entre las estrellas del cielo celeste. Es el lenguaje llano de la óptica geométrica el que da como resultado esta ubicación bien definida del arco iris en el infinito.
Un arco iris se forma cuando la luz del sol se abre paso a través de una fina niebla de gotas de agua en una gran nube en el ángulo correcto para que la luz se refracte en los colores que la componen y se refleje fuera de esas gotas hacia tu ojo. Todas las gotas en ese ángulo mágico, a lo largo de toda la profundidad de la nube, contribuyen a la imagen del arco iris que ves: esa imagen no es un arco que reside a una distancia medible, sino un cono extendido que atraviesa la nube con su vértice en tu ojo y, como tal, no tiene una única ubicación. Esto significa que tu colega está equivocado.
niels, estoy completamente de acuerdo. Y como cada persona está en un lugar diferente cuando ve un arco iris, cada uno ve su propio arco iris "especial", debido a que todos los observadores están viendo el "campo de lluvia" desde un ángulo diferente.
-1 No estás pensando con la suficiente amplitud. ¿Podrías (en principio) medir la distancia al sol utilizando la paralaje? ¿Y si lo hicieras mediante un espejo básicamente ortogonal a la línea entre el sol y el observador?
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Un arco iris no tiene "forma" el arco es sólo la refracción de las gotas de agua (que pueden estar a diferentes distancias) en algún ángulo. Por lo tanto, no se puede calcular la distancia a un arco iris más que: el arco iris está donde están las gotas de lluvia ( atoptics.co.uk/fz439.htm ).
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@user190081, puedo definir la forma de un arco iris. Es un volumen delimitado por dos conos. Los vértices de ambos conos están en tu ojo, y el eje de ambos conos apunta desde tu ojo en la dirección opuesta a la del Sol.
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@SolomonSlow No hay objeciones.
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El arco iris se produce en un ángulo muy particular de la luz solar que se refleja en la superficie posterior de las gotas de lluvia. Cuando te acercas a un arco iris, éste se aleja de ti para conservar este ángulo. Esto significa que, en cierto sentido, no hay "distancia" en un arco iris.