¿Por qué el arco iris no es más común?

Question

¿Por qué el arco iris es relativamente raro? En un día cualquiera, hay miles de millones de gotas de agua en el aire de diferentes tamaños y dispersiones, todas las cuales atraviesan y refractan la luz. ¿Qué fenómeno físico tiene que ocurrir para que estas gotas se combinen para formar un arco iris? ¿Por qué es más digital (visible o no) que analógico? ¿Es que las gotas tienen que tener una dispersión y un tamaño constantes? Si fuera así, ¿por qué el arco iris no aparece sólo en las regiones que tienen una composición adecuada? ¿O una sola gota provoca la refracción que vemos en el cielo? Estaba tratando de explicar el arco iris a mis hijos pero me confundí totalmente...

Aquí hay un ejemplo de un arco iris en mi trabajo, a las 7:00 am en Edwards, California, mirando hacia el oeste, sin lluvia, pero estaba parcialmente nublado. El arco iris parecía no tener conexión con las nubes.

Esperemos que las respuestas permitan la existencia de este arco iris. ¡Gracias!

Answer 1

No hay miles de millones de gotas de agua en el aire en un día determinado. El agua en el aire está normalmente en forma de vapor, no de gotas. Para que se formen gotas, la humedad relativa debe ser del 100% provocando la condensación, como por ejemplo durante o después de una lluvia.

El segundo requisito es una luz solar directa desde atrás. Puedes crear fácilmente un arco iris en un día soleado mientras riegas el césped. Colócate de espaldas al sol y rocía (o mejor, nebuliza) agua ampliamente frente a ti. Deberías ver un arco iris centrado en la sombra de tu cabeza. Y cuando veas un arco iris real después de una lluvia, fíjate en que también está centrado alrededor del lugar donde está o estaría la sombra de tu cabeza en ese momento. Esto implica normalmente que el sol debe estar bastante bajo en el cielo (por ejemplo, es menos probable ver un arco iris al mediodía cuando el sol está alto).

También es posible, aunque bastante raro, ver un arco iris desde un avión. Sólo lo he visto una vez en más de 200 vuelos. Estaba en múltiples círculos completos alrededor de la sombra del avión cuando pasaba por encima de las nubes.

Answer 2

Para ver un arco iris deben darse una serie de condiciones.

• El Sol tiene que ser visible en el cielo. El arco iris no se produce en días nublados. La luz que incide en las gotas de lluvia tiene que proceder de una fuente puntual para que los reflejos y refracciones en una miríada de gotas de lluvia se combinen para formar un arco iris. Luz difusa (condiciones de nublado): No hay arco iris.
• El Sol tiene que estar bastante bajo en el horizonte. El arco iris primario forma un cono con tu ojo como vértice y la línea que va desde el Sol a través de tu cabeza como eje, con la luz roja en un ángulo de unos 42° desde el eje y la azul, de unos 40°. El Sol tiene que estar por debajo de 40° sobre el horizonte para ver un arco iris, y con un ángulo tan alto, el arco iris no será muy bueno. El arco iris es mejor cuando se forma menos de una hora después del amanecer o menos de una hora antes del atardecer.
• La lluvia tiene que caer frente al Sol. A un lado: No hay arco iris. Desde una nube muy baja en el horizonte: No hay arco iris.
• Tiene que ser lluvia y no niebla o neblina. Las gotas de las nubes son demasiado pequeñas para formar un arco iris. Las gotas de las nubes tienen aproximadamente el mismo tamaño que la longitud de onda de la luz visible. Esto significa que la luz que incide en las gotas de las nubes se difracta en lugar de reflejarse y refractarse. Las nubes forman glorias, coronas y arcos de niebla. Estos últimos son similares al arco iris, pero sin color. Las nieblas forman, en el mejor de los casos, arcoíris difusos; las gotas son tan pequeñas que la difracción domina sobre la reflexión y la refracción. Las gotas deben tener un diámetro de aproximadamente un milímetro para formar un arco iris.

En conjunto, esto hace que el arco iris sea bastante raro.

Answer 3

El tamaño de la gota tiene una correlación directa con la saturación de los colores del arco iris. Puede ver ejemplos aquí Observa cómo el arco iris es mucho más brillante cuando las gotas son más grandes, y se desvanece a medida que se hacen más pequeñas en la niebla.

Las "gotas" en el aire que te rodea son normalmente microscópicas, y como resultado, el arco iris que verías si miraras en la dirección correcta simplemente no es visible. Es posible que veas uno alrededor del sol o a través de algunas nubes, pero por lo general no es lo suficientemente fuerte como para superar el fuerte azul (o gris) del fondo.

También hay que recordar que sólo se puede ver cuando el sol está bajo en el cielo, por lo que la mayor parte del día no son visibles de todos modos.

Answer 4

Hay muchas razones obvias por las que el arco iris no es muy común o, más exactamente, no es muy observado por un individuo en particular: tiene que llover, tiene que haber sol, tiene que ser tal o cual parte del día, este u oeste, fondo oscuro, etc. y ese individuo tiene que estar en el lugar correcto en el momento correcto y realmente mirar.

Como tendemos a estar en el interior durante la lluvia, solemos ver el arco iris, cuando viajamos y nos sorprende la lluvia en medio de la carretera, sin edificios altos ni árboles que bloqueen la vista.

Entonces, si todas esas cosas se alinean, ¿siempre veremos un arco iris o tiene que ser un tipo particular de lluvia o un tipo particular de gotas de agua? Aquí hay un par de factores adicionales que afectan a la probabilidad/visibilidad de un arco iris:

Tamaño y forma de las gotas . Para obtener el arco iris más brillante, las gotas tienen que ser de 1 a 2 mm. Las gotas de menos de 0,05 mm crearán un arco iris blanco, etc. Se pueden encontrar más detalles aquí .

Densidad de las gotas. Para que el arco iris funcione, un fotón tiene que chocar con una gota y volar de vuelta a tu ojo, es decir, tiene que dispersarse una vez. Si la densidad de las gotas es alta, como en las nubes, es probable que un fotón golpee varias gotas y acabe moviéndose en un ángulo aleatorio, rompiendo el requisito de los 42 grados.

Answer 5

Como han dicho las otras respuestas, hay algunas condiciones necesarias para que puedas ver un arco iris. Quizá la más crucial sea que la luz provenga de una única dirección, normalmente el sol. Puede que no sea del todo intuitivo por qué es necesario: si la luz de una dirección forma un arco iris, ¿la luz de múltiples direcciones no formará simplemente más ¿arco iris?

Pues sí. Sólo...

Cuando varios arco iris se superponen, tienden a hacerlo de forma "destructiva": los componentes de color separados se fusionan de nuevo. El límite de esto es el todo parece blanco/gris que, por supuesto, es exactamente lo que vemos cuando estamos inmersos en la niebla, la lluvia intensa o en una nube.