¿Cómo se forma un arcoíris? ¿Por qué aparecen los arcoíris después de la lluvia?
De hecho, siempre que haya gotas de agua en el aire y el sol brille detrás del observador en un ángulo bajo, es posible producir un fenómeno de arco iris observable. Los arcoíris son más comunes por la tarde después de la lluvia. En este momento, hay menos polvo en el aire y está lleno de pequeñas gotas de agua, y el cielo está más oscuro por un lado porque todavía hay nubes de lluvia. El cielo es más oscuro en un lado debido a las nubes de lluvia, lo que permite que la luz del sol sea visible por encima o detrás de la cabeza del observador, lo que facilita ver el arco iris. Otro lugar donde suelen verse arcoíris es cerca de cascadas. En un día soleado, también puedes crear un arco iris artificialmente rociando agua o rociándolo hacia el cielo de espaldas al sol.
El tamaño de las gotas de agua en el aire determina la viveza y amplitud de los colores del arco iris. Si las gotas de agua en el aire son grandes, el arco iris será brillante y estrecho; por el contrario, si las gotas de agua son pequeñas, el arco iris será ligero y ancho. No podemos ver el arco iris cuando estamos de cara al sol, sólo podemos verlos cuando estamos de espaldas al sol. Por eso los arcoíris siempre aparecen en el oeste por la mañana y en el este al anochecer. Pero no podemos verlo. Sólo se puede ver desde gran altura en avión. La apariencia del arco iris está relacionada con los cambios climáticos en ese momento. Generalmente, podemos inferir si estaba soleado o lluvioso por la posición del arco iris en el cielo. Cuando aparece un arco iris en el este, hay pocas posibilidades de lluvia local, mientras que cuando aparece un arco iris en el oeste, existe una alta probabilidad de lluvia local.
La visibilidad de un arco iris depende del tamaño de las gotas de agua en el aire. Cuanto más grandes son las gotas de agua, más brillante es el arco iris. Cuanto más pequeñas son las gotas de agua, menos obvio es el arco iris. Generalmente en invierno, la temperatura es más baja, es menos probable que existan pequeñas gotas de agua en el aire y hay menos oportunidades de lluvias, por lo que los arcoíris generalmente no aparecen en invierno.
En realidad, un arcoíris no aparece en un lugar específico en el aire. Es un fenómeno óptico visto por un observador, y la posición donde aparece el arco iris cambia según el observador. Cuando un observador ve un arco iris, su dirección debe ser opuesta a la del sol. El centro arqueado de un arco iris es en realidad una imagen ampliada del sol reflejada por las gotas de agua. Por eso el cielo dentro del arco iris es más brillante que el cielo fuera del arco iris. El centro del arco del arco iris se encuentra en la dirección de la sombra de la cabeza del observador, mientras que el arco iris en sí se encuentra entre 40° y 42° por encima de la línea entre la sombra de la cabeza del observador y los ojos. Por lo tanto, cuando el sol esté a 42 grados sobre el cielo, el arco iris estará debajo del horizonte y no podrá verse. Por eso los arcoíris rara vez aparecen al mediodía.
Un arcoíris se extiende 84° de un extremo al otro. Con una cámara normal de 35 mm, necesitarás una lente gran angular con una distancia focal de 19 mm o menos para capturar todo el arcoíris en un solo cuadro. Si estás en un avión, puedes ver que el arco iris es un círculo completo, no un arco, siendo el centro del círculo la dirección en la que vuela el avión.
Los arcoíris vespertinos son un fenómeno raro que puede aparecer en noches con fuerte luz de luna. Dado que durante la noche es difícil para la visión humana distinguir los colores bajo una luz débil, la puesta de sol parece completamente blanca.
Doble arcoíris
Suelen aparecer dos arcoíris al mismo tiempo Además del arcoíris normal, también hay un arcoíris secundario concéntrico pero más oscuro (también llamado neón). Un arco iris secundario es el resultado de la luz solar que se refleja dos veces en las gotas de agua. Cuando la luz del sol pasa a través de las gotas de agua, se refracta, se refleja y se vuelve a refractar. La luz reflejada una vez en las gotas de agua forma nuestro arco iris común (arco iris nativo). Si una banda de luz se refleja dos veces dentro de una gota de agua, se forma un segundo arco iris (neón). Los colores neón están dispuestos en orden opuesto al arco iris principal. El neón es menos brillante porque se pierde algo de energía luminosa con cada reflejo.
La más fuerte de las dos reflexiones ocurre en un ángulo de 50° a 53°, por lo que el arco iris secundario se encuentra fuera del arco iris primario. Debido a dos reflejos, el orden de los colores del arco iris secundario se invierte respecto del arco iris primario, con azul en el exterior y rojo en el interior. En realidad, el arco iris secundario debe seguir al arco iris primario, pero debido a su baja intensidad a veces no es detectable a simple vista. Doble arco iris sobre Escocia En 1307, se propuso que los arco iris eran causados por la refracción y el reflejo de la luz solar en las gotas de agua. En 1637, Descartes descubrió que el tamaño de una gota de agua no afectaba la refracción de la luz. Experimentó con una bola de vidrio llena de agua, descubrió el índice de refracción de la luz frente al agua y utilizó métodos matemáticos para demostrar que el arco iris principal era causado por la reflexión dentro del punto de agua, mientras que el arco iris secundario era causado por dos reflejos. Calculó con precisión el ángulo del arco iris, pero no logró explicar sus siete colores. Más tarde, después de que Newton utilizó un prisma de vidrio para demostrar la dispersión de la luz solar en varios colores, la gente descubrió todos los principios ópticos relacionados con la formación del arco iris.
Por qué los arcoíris siempre son curvos
Razón 1: la longitud de onda de la luz determina el grado de curvatura de la luz
De hecho, si las condiciones son las adecuadas, Puedes ver un círculo completo de arco iris. Un arco iris se forma cuando la luz del sol incide sobre las gotas de agua en el cielo y se refracta → refleja → refracta a nuestros ojos. Los diferentes colores de los rayos del sol que forman el arco iris mediante el proceso anterior se desvían en un ángulo de aproximadamente 180 - 42 = 138 grados desde el rayo original. En otras palabras, si los rayos del sol estuvieran al nivel del suelo, el ángulo de elevación en el que se vería el arco iris sería de aproximadamente 42 grados.
Imagina que estás mirando un arco iris hacia el este mientras el sol se pone detrás de ti hacia el oeste. La luz blanca del sol (una combinación de todos los colores del arco iris) viaja a través de la atmósfera, hacia el este desde arriba de tu cabeza, donde entra en contacto con las gotas de agua que caen de la tormenta. Cuando un rayo de luz incide en una gota de agua, hay dos posibilidades: una es pasar directamente a través de ella; la otra es más interesante, puede golpear el borde frontal de la gota de agua, doblarse al entrar en el interior de la gota de agua y luego sale por el extremo posterior de la gota de agua. Se refleja hacia atrás, lejos del frente de la gota, y se refracta hacia nosotros. Esta es la luz que forma el arco iris.
El grado en que la luz se desvía cuando pasa a través de una gota depende de la longitud de onda (es decir, el color) de la luz: la luz roja es la que más se desvía, seguida de la luz naranja y amarilla, y así sucesivamente. siendo la luz violeta la menos curvada.
Cada color se desvía en un ángulo específico; la luz roja de la luz solar se refracta a 42 grados, mientras que la luz azul se refracta a solo 40 grados, por lo que cada color aparece de manera diferente en el cielo.
Si una línea imaginaria conectara la parte posterior de tu cabeza con el sol, entonces el ángulo de 42 grados con la línea imaginaria sería la ubicación del rojo. Estas diferentes posiciones delinean un arco. Dado que el ángulo entre el azul y la línea imaginaria es de sólo 40 grados, el arco azul del arco iris siempre está debajo del arco rojo.
La razón por la que el arco iris tiene forma de arco es, por supuesto, inseparable de la formación del arco iris. También tiene mucho que ver con la forma de la Tierra, porque la superficie terrestre es una superficie curva y. Está cubierto por una atmósfera espesa, el contenido de agua en el aire después de la lluvia es mayor de lo habitual y, cuando la luz del sol brilla en el aire, se forman pequeñas gotas de agua al mismo tiempo, porque la atmósfera en la superficie de la tierra. Es una superficie curva, la luz del sol se refracta en la superficie y la refracción de la luz del sol en la superficie forma la escena que vemos. La atmósfera en la superficie de la Tierra es una superficie curva, lo que hace que la luz del sol se refracte en la superficie de la Tierra, y la refracción de la luz del sol en la superficie de la Tierra crea el arco iris curvo que vemos.
Razón 2: La forma de la Tierra tiene mucho que ver.
Debido a que la superficie terrestre es una superficie curva y está cubierta por una atmósfera espesa, el contenido de agua en la El aire después de la lluvia es más alto de lo habitual, la luz del sol incide en pequeñas gotas de agua en el aire, provocando su refracción. Al mismo tiempo, debido a que la atmósfera de la Tierra es curva, la luz del sol se refracta en la superficie de la Tierra para formar los arco iris curvos que vemos.