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Transcripción del podcast
Pocas cosas en la naturaleza son tan reconocibles al instante como un arco iris.
Durante miles de años, los arcoíris han inspirado mitos, religión, arte y ciencia.
Sin embargo, detrás de esas bandas de coloration hay una interacción extraordinaria entre la luz photo voltaic, el agua, la geometría y la física de la luz misma.
Desde arcoíris dobles hasta arcoíris circulares vistos desde un avión, la ciencia detrás de ellos es mucho más fascinante de lo que la mayoría de la gente cree.
Obtenga más información sobre los arcoíris y cómo funcionan en este episodio de Every thing In every single place Each day.
Los arcoíris son uno de los fenómenos más bellos de la naturaleza. Se pueden ver después de una lluvia, cerca de una cascada o incluso si estás rociando agua con una manguera.
Si bien todo el mundo está familiarizado con lo que es un arco iris y su aspecto, la mayoría de la gente no tiene concept de cómo se forma ni de por qué existe.
Un arco iris se forma cuando la luz del sol entra en muchas pequeñas gotas de agua en el aire y se dobla, se separa en colores, se refleja y se dobla nuevamente antes de llegar al ojo. Los procesos clave son la refracción, la dispersión y la reflexión interna.
La luz del sol parece blanca, pero en realidad está formada por muchas longitudes de onda de luz diferentes. La luz roja tiene una longitud de onda más larga, la luz violeta tiene una longitud de onda más corta y los otros colores visibles se encuentran entre ellos.
Cuando la luz del sol pasa del aire al agua, se ralentiza porque la luz viaja más lentamente en el agua que en el aire. Este cambio de velocidad hace que la luz se doble. Esa flexión se llama refracción.
La cantidad de curvatura depende de la longitud de onda de la luz. El violeta se curva un poco más que el azul, el azul más que el verde, el verde más que el amarillo y el rojo es el que menos se curva. Esta separación de la luz blanca en colores se llama dispersión. Es el mismo efecto básico que se observa cuando un prisma divide la luz photo voltaic en un espectro.
Dentro de una gota de lluvia, la luz del sol entra cerca de la superficie frontal de la gota. Al cruzar del aire al agua, la luz se inclina hacia la regular, es decir, hacia una línea imaginaria perpendicular a la superficie de la gota. Los colores separados luego viajan a través de la gota y golpean la superficie inside posterior. Parte de la luz se desvanece, pero otra parte se refleja en el inside de la gota y viaja hacia el frente.
Cuando la luz reflejada sale de la gota, regresa al aire desde el agua. Dado que se acelera al salir del agua, se dobla una vez más, esta vez alejándose de lo regular. Esta segunda refracción separa más los colores.
El ángulo importante para un arco iris primario es de unos 42 grados. Más precisamente, la luz roja emerge de la gota de lluvia a unos 42 grados de la dirección opuesta al Sol, mientras que la violeta emerge a unos 40 grados. Por eso el rojo aparece en el borde exterior del arcoíris y el violeta en el borde inside. Los otros colores caen entre esos ángulos.
Solo ves un arco iris cuando el sol está detrás de ti y la lluvia o la niebla están frente a ti. El centro del arco iris se encuentra en una línea que se extiende desde el Sol, pasando por la cabeza, hasta el punto opuesto en el cielo, llamado punto antisolar.
Cada gota que envía luz roja al ojo a aproximadamente 42 grados contribuye a la banda roja. Las gotas que envían luz violeta a aproximadamente 40 grados contribuyen a la banda violeta. Millones de gotas hacen esto a la vez y el ojo ve su luz combinada como un arco de coloration.
En realidad, un arco iris es parte de un círculo, no realmente un arco. La forma round se debe a que todas las gotas que envían luz al ojo en el ángulo correcto forman un cono alrededor del punto antisolar. Desde el suelo, la parte inferior del círculo suele estar bloqueada por el horizonte. Desde un avión o una montaña, a veces es posible ver un arco iris round casi completo.
Los arcoíris dobles ocurren cuando la luz se refleja dos veces dentro de la gota de lluvia antes de salir. La segunda reflexión envía luz en un ángulo diferente, alrededor de 51 a 54 grados desde la dirección antisolar. Debido a la reflexión adicional, el arco iris secundario es más tenue y más ancho, con el orden de los colores invertido: rojo en el inside y violeta en el exterior.
Si bien los arcoíris muestran todo el espectro de la luz seen, no son los únicos fenómenos naturales que lo hacen. También hay otras formas en que esto puede suceder.
Uno de los más comunes es un halo alrededor del Sol o la Luna. Estos halos son creados por cristales de hielo en lo alto de la atmósfera, generalmente en nubes cirros. Los cristales refractan la luz de forma comparable a las gotas de agua, creando a menudo un anillo pálido a unos 22 grados alrededor del Sol. A veces los bordes muestran distintos colores rojizos y azulados.
Los perros del sol, también conocidos como parhelia, son manchas de colores brillantes que aparecen a ambos lados del Sol. También son causadas por cristales de hielo, pero concretamente por cristales hexagonales alineados horizontalmente en la atmósfera. Los perros del sol a menudo muestran colores parecidos a los del arco iris, especialmente el rojo más cerca del Sol y el azul más lejos.
La iridiscencia de las nubes ocurre cuando la luz del sol pasa a través de gotas de agua muy pequeñas o cristales de hielo en nubes delgadas. La luz se difracta alrededor de las partículas, produciendo bandas pastel de coloration rosa, verde, azul y amarillo. El efecto puede parecerse al del aceite sobre el agua.
Las glorias son anillos de colores que a veces se ven alrededor de la sombra de un avión en las nubes o alrededor de la sombra de la cima de una montaña en la niebla. Son causadas por la retrodispersión y difracción de la luz por pequeñas gotas. A diferencia del arco iris, las glorias forman círculos concéntricos centrados en la sombra del observador.
No es de extrañar que los arcoíris hayan sido estudiados a lo largo de la historia y hayan encontrado lugar en las historias de diversas culturas.
En la historia bíblica del Libro del Génesis, el arco iris se presenta como una señal de la alianza de Dios con Noé después del diluvio. Simbolizaba la promesa de que la Tierra nunca más sería destruida por una inundación world.
Un ejemplo de esto son los antiguos griegos, que tenían una diosa llamada Iris. Iris period la diosa del arco iris y mensajera de los dioses olímpicos. Iris period vista como la personificación del arco iris y se creía que viajaba sobre ellos cuando enviaba sus mensajes. Sus padres eran un dios marino y una ninfa de las nubes, lo que sugiere que los griegos entendían, hasta cierto punto, cómo funcionaba el arco iris.
En las mitologías nórdica y japonesa, la forma arqueada del arco iris llevó a su simbolización como un puente. Si bien estas culturas interpretaron el puente de manera diferente (los japoneses lo veían como una puerta al cielo y los nórdicos como una ruta entre diferentes reinos), ambas lo utilizaron para representar un vínculo físico entre los mundos pure y sobrenatural.
En las tradiciones tantra hindú y budista, el arco iris se considera una manifestación física de aquellos que han alcanzado el estado meditativo más elevado posible. Cuando una persona alcanza este estado, obtiene un “cuerpo de arcoíris”. Este es un estado en el que el cuerpo de una persona se disuelve en luz al morir. En este caso, experimentan la liberación whole y se convierten en esencia pura. Este se considera el paso remaining antes del Nirvana, o la etapa más elevada de iluminación.
En muchas tradiciones indígenas australianas, la Serpiente Arcoíris es una figura espiritual importante asociada con el agua, la fertilidad, la creación y la configuración del paisaje. La Serpiente Arcoíris aparece en numerosas historias de Dreamtime en diferentes culturas aborígenes.
En la mitología china, se decía que la diosa Nüwa reparaba el cielo roto utilizando piedras de cinco colores, y en ocasiones se consideraba que el arco iris period una prueba de esta reparación. Nüwa es una de las figuras creadoras más importantes de la tradición china.
El folclore irlandés contiene quizás las leyendas más famosas sobre el arco iris, centradas en el duende. Estos seres se originan en la religión celta, que period una religión politeísta precristiana donde se pensaba que las entidades divinas derivaban su poder directamente del mundo pure.
A menudo retratados como hombres pequeños y ancianos que son artesanos expertos, se cube que los duendes pertenecen a una raza que vivió en Irlanda antes de que llegaran los humanos. Con frecuencia se les ve como personificaciones de la naturaleza y son famosos por poseer una olla de oro oculta.
Este tesoro está escondido al remaining del arco iris, custodiado ferozmente por estas criaturas. Al elegir tal ubicación, los duendes demuestran su ingenio; Como nunca se puede llegar al remaining del arco iris, el oro permanece permanentemente inaccesible para la humanidad. Según la leyenda, un duende sólo entregará su riqueza a alguien capaz de capturarlo.
Simbólicamente, el arcoíris de esta historia sirve como lección. Debido a que el arco iris no es más que una ilusión, el tesoro que hay debajo es inalcanzable. Es una historia con moraleja que esencialmente le cube a la audiencia que buscar el tesoro es imposible y que algunos sueños simplemente no están destinados a hacerse realidad.
El estudio científico del arco iris también se remonta a far de años.
Uno de los primeros filósofos que estudió el arco iris fue Aristóteles. Esto es particularmente evidente en su trabajo. De Meteorológica. Durante su tiempo estudiando los arcoíris, especuló sobre cómo se formaban, postulando que los colores provenían de la luz photo voltaic reflejada en las gotas de lluvia.
El siguiente científico notable que estudió el arco iris fue Teodorico de Freiberg en el siglo XIV. Teodorico period conocido por estudiar cómo se formaban los arcoíris utilizando una bola de agua. Veía el globo como una representación de una gota de lluvia. Cuando un rayo de luz entró en la gota de lluvia de Theodoric, experimentó un fenómeno comparable a cómo las gotas de agua y la luz forman arco iris en un entorno pure.
Si bien su investigación fue basic para demostrar el proceso de refracción, la primera explicación completa de cómo funciona el arco iris no se produjo hasta la década de 1630. Esto fue hecho por el filósofo y científico francés René Descartes.
Descartes estudió el arco iris utilizando un matraz hirviendo lleno de agua. Colocó una pantalla con un agujero frente a ella. Un rayo de luz blanca atravesó el agujero, imitando un rayo de sol. Cuando el rayo golpeó el agua, apareció un arco iris en la pantalla.
Descartes demostró además sus hallazgos experimentales con evidencia matemática. Descartes demostró que la luz que atravesaba la gota de lluvia se emitía en diferentes direcciones, aproximadamente a 42 grados de su origen. Cada coloration se refracta de manera diferente, por lo que algunos aparecen en un “ángulo del arco iris” diferente.
Isaac Newton revolucionó la comprensión del arco iris en el siglo XVII al demostrar que la luz blanca se compone de muchos colores. Utilizando prismas de vidrio, demostró que la luz photo voltaic se podía separar en un espectro y luego recombinarse nuevamente en luz blanca.
Newton se dio cuenta de que los arcoíris se forman porque las gotas de agua actúan como pequeños prismas, refractando y separando la luz photo voltaic en los colores que la componen. Su trabajo ayudó a reemplazar teorías anteriores que sostenían que los colores eran creados de alguna manera por el agua o la atmósfera misma.
Durante el siglo XIX, los científicos desarrollaron la teoría ondulatoria de la luz, que mejoró enormemente la comprensión del arco iris. Thomas Younger demostró que la luz se comporta como una onda, lo que ayuda a explicar los efectos de interferencia y difracción observados en fenómenos como el arco iris.
Los arcoíris se encuentran entre los pocos fenómenos naturales que han inspirado la mitología, la religión, el arte y la ciencia. Lo que parece ser una easy banda de coloration en el cielo es en realidad el resultado de la geometría, la óptica, las condiciones atmosféricas y la naturaleza basic de la luz misma.
Desde historias antiguas sobre puentes divinos y serpientes hasta los prismas de Newton y la física moderna, los arcoíris nos han recordado continuamente que incluso las cosas familiares pueden contener una complejidad extraordinaria. La próxima vez que vea una después de una tormenta, sabrá que está sucediendo mucho más que solo luz photo voltaic y lluvia.