Uno de los fenómenos más bellos en la naturaleza es, sin duda, el arcoiris. El hombre, impresionado por éste, lo ha llenado de mitos y leyendas; lo ha hecho partícipe en paradisiacos paisajes como símbolo de buenaventura y prosperidad y también ha sido el camino hacia recónditos mundos llenos de magia y fantasía.
¿Y cómo podía no ser así? Basta ver cómo el cielo es atravesado por un desdoblamiento en forma de arco como si se abriera una persiana de colores en el infinito azul para sentirnos, efectivamente, inundados de una extraña dicha y fortuna, pues no son tan frecuentes como quisiéramos y es un gran privilegio verlos.
¿Por qué no son tan frecuentes? ¿Por qué aparecen en época de lluvia? ¿ Qué es lo que son? Estas y otras preguntas han perturbado el sueño de otras personas cuya imaginación también ha sido incitada por ese fenómeno. Pero buscando respuestas no mágicas, sino reales, tratando de satisfacer esa necesidad nuestra de saber y no creer o suponer, encontraron respuestas aun más bellas y sorprendentes que cualquier mito o leyenda alrededor del arcoiris. Además, esas respuestas son sencillas y no le quitan nada a la magia que lo envuelve.
Empecemos por describir qué pasa en el cielo cuando aparece un arcoiris. Supongamos que es una tarde con una ligera lluvia, lo suficiente para dejar húmedo el cielo pero a la vez libre de nubes que obstruyan el paso de los rayos solares. ¿Y por qué así? Bueno, resulta que se requiere agua y luz para que ocurra el arcoiris, son los ingredientes principales, porque se forma en cada una de las gotas de agua que hay en el cielo, y los colores que vemos vienen mezclados en cada rayo de sol.
Para entender bien, necesitamos un conocimiento adicional. La luz blanca, como la del sol, es la combinación de todos los colores; por lo tanto, en un rayo de sol vienen mezclados todos. Sólo se necesita un medio por el cual ese rayo de luz blanca se divida en varios rayos de colores. Aquí es donde entran las gotas de agua, pues dentro de ellas los rayos de luz se dividen gracias a un fenómeno óptico llamado refracción de la luz.
Cuando la luz pasa de un medio (como el aire) a otro (como el agua) sufre una desviación en su trayectoria. A esa desviación del rayo de luz se le llama refracción. Ese fenómeno se puede ver si se toma un vaso con agua y se sumerge parcialmente un objeto, por ejemplo un lápiz. Obsérvese que la parte del lápiz dentro del agua parece estar separada de la que no está sumergida. Eso pasa debido a la desviación que sufre la luz cuando pasa del agua al aire.
Dentro de las gotas de agua en el cielo los rayos de sol tienen dos efectos: son refractados y reflejados. Cuando un rayo entra en la gota sufre una refracción; en el interior se refleja con las paredes internas de la gota hasta que sale finalmente por el mismo lado por donde entró, ocurriendo otra refracción. Cada color que compone el rayo sufre una desviación distinta en el fenómeno de refracción: un rayo azul se desvía más que un rayo rojo; por lo tanto, el de luz blanca se desdobla en varios rayos de colores empezando por el violeta, siguiendo el azul, el verde, el amarillo, el naranja y terminando con el rojo. Al final, cada gota produce un arcoiris, y lo que vemos es un fenómeno formado por la unión de todos los arcoiris de cada una de las gotas. Por otro lado, el arcoiris es producto de la luz desdoblada que reflejan las gotas, no de la luz que las atraviesa. Por esa razón el arcoiris siempre está opuesto al sol.
Si cada gota produce un arcoiris, ¿por qué no vemos un arcoiris que cubra todo el cielo o muchos arcoiris por todos lados y sólo vemos una franja en forma de arco? He omitido un punto importante, que explica esta pregunta. Todos los que hemos visto un arcoiris nos daremos cuenta de que este aparece por las tardes, entre las 4 y las 6 (la hora depende del lugar en la Tierra donde estemos y de la época del año). Esto es porque para que se forme un arcoiris los rayos de sol deben llegar con cierta inclinación, alrededor 42 grados sobre la superficie. Cuando los rayos no llegan con esa inclinación no se reflejan en el interior de la gota; se siguen derecho, atravesándola, se reflejan en la superficie de la misma o simplemente el haz de luz desdoblado sale en una dirección en la que nadie puede verlo, por ejemplo, hacia arriba. Justo entre las 4 y las 6 de la tarde los rayos inciden con la inclinación necesaria, y si hay suficientes gotas en la atmósfera (cielo húmedo) podrá apreciarse el arcoiris.
¿Pero por qué es un arco? Bueno, no es suficiente que el Sol este en la posición adecuada, también las gotas deben estar en cierta posición para hacer visible el arcoiris. La posición correcta es aquella que permite a la gota enviar el haz desdoblado con un ángulo de 42 grados sobre nuestros ojos, y resulta que todas las posiciones posibles en el cielo están contenidas en un arco de circunferencia. Las gotas que no se encuentren en dicho arco, no formaran un arcoiris que sea apreciado por nosotros, pero si estará allí.