La naturaleza nos sorprende con fenómenos sensacionales. Así sucede con uno que todos hemos apreciado y que el escritor Mario Benedetti utilizó para nombrar uno de sus poemas: Arco iris.Durante miles de años, la contemplación de majestuosos arcos de colores en el cielo, una verdadera obra de arte de la naturaleza, fue incorporada a leyendas de culturas ancestrales, pasando de ser el collar de pedrería de una gran diosa a un puente que une dos mundos, o incluso una diosa mensajera entre el cielo y la Tierra, llamada Iris, en la mitología griega.
Hoy, sumado a la hermosura que seguimos admirando en el arcoíris, podemos ahondar en la belleza y perfección de los procesos físicos que lo hacen posible. La primera teoría sobre su formación data de la Edad Media (1301) en los estudios de óptica de Teodorico de Freiberg, usando un recipiente esférico lleno de agua para simular una gran gota. Una explicación similar fue dada por René Descartes para mostrar el efecto de la refracción de la luz en el interior de las gotas de agua, que producía colores, aunque solo logró obtener el azul y el rojo.
Fue el gran científico Isaac Newton quien presentó, en 1667, su experimento sobre la descomposición de la luz solar, en un recinto a oscuras y dejando pasar un pequeño rayo de luz solar a través un agujero en la ventana. La luz atravesaba un prisma para, finalmente, formar en la pared opuesta el ramillete de colores. Newton identificó siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. El científico no escogió este número arbitrariamente; lo hizo motivado por su importancia histórica, principalmente en la cultura griega, en donde se empleó la llamada ‘ley de los siete’.
En realidad, en el arcoíris hay una secuencia continua de múltiples colores, y se forma cuando los rayos de sol atraviesan gotas de agua suspendidas en la atmósfera –que actúan como prismas–, por eso se produce en los días en que llueve o cuando la humedad de la atmósfera es muy alta.
Los rayos de luz entran a cada gota y rebotan en su interior, dando una vuelta en U, siendo refractados al entrar y al salir. Cada color se desvía de manera diferente, lo cual descompone la luz blanca en los colores que la constituyen, el llamado espectro de la luz visible. Por ejemplo, el ángulo de refracción de la luz amarilla (la del medio) es de 138 grados, lo que hace que un arcoíris únicamente pueda ser visto cuando nos encontramos de espaldas al Sol. Lo que vemos son los rayos de diferente color que caen en nuestra retina, provenientes de un gran número de gotas diferentes. Es como si cada color viajara por la superficie de un embudo desde su base y nuestros ojos fueran el pico de ese gran embudo. Al estar las gotas de agua sobre la superficie de la tierra, solo vemos un arco y no todo un círculo de colores.
Si la luz rebota más veces dentro de las gotas antes de salir, se puede formar más de un arcoíris, aunque se observaran cada vez más tenues y con colores invertidos.
Los tamaños y las formas de las gotas cambian la intensidad de los colores. Las grandes forman arcoíris vistosos y muy intensos, y, al ser aplastadas por la resistencia del aire que cambia su forma, pueden hacer que la base del arcoíris sea más brillante que su cresta. Las gotas pequeñas los producen pálidos y sin brillo.
El poeta del romanticismo John Keats maldijo en 1820 a Newton por haber “despojado al arcoíris de su misterio”, pero poder entender estos misterios de la naturaleza es sin duda un triunfo del conocimiento y algo que nos diferencia como pocas cosas de otras especies.
SANTIAGO VARGAS
Ph. D. en Astrofísica.
