Un arco iris es un fenómeno meteorológico que es causado por la reflexión, la refracción y la dispersión de la luz en las gotas de agua que da como resultado un espectro de luz que aparece en el cielo. Toma la forma de un arco circular multicolor. Los arco iris causados por la luz solar siempre aparecen en la sección del cielo directamente opuesta al sol.
Los arco iris pueden ser círculos completos. Sin embargo, el observador normalmente ve solo un arco formado por gotitas iluminadas sobre el suelo, y centrado en una línea desde el sol hasta el ojo del observador.
En un arco iris primario, el arco muestra rojo en la parte exterior y violeta en el lado interno. Este arco iris es causado por la luz que se refracta al entrar en una gota de agua, luego se refleja en el interior de la parte posterior de la gota y se refracta nuevamente al salir de ella.
En un arco iris doble, se ve un segundo arco fuera del arco primario, y tiene el orden de sus colores invertido, con el rojo en el lado interno del arco. Esto se debe a que la luz se refleja dos veces en el interior de la gota antes de abandonarla.
Visión de conjunto
Un arco iris no se encuentra a una distancia específica del observador, sino que proviene de una ilusión óptica causada por cualquier gota de agua vista desde un cierto ángulo con respecto a una fuente de luz. Por lo tanto, un arcoiris no es un objeto y no se puede abordar físicamente. De hecho, es imposible para un observador ver un arcoiris de las gotas de agua en cualquier ángulo que no sea el habitual de 42 grados desde la dirección opuesta a la fuente de luz. Incluso si un observador ve a otro observador que parece «debajo» o «al final de» un arco iris, el segundo observador verá un arco iris diferente, más alejado, en el mismo ángulo visto por el primer observador.
Los arco iris abarcan un espectro continuo de colores. Cualquier banda distinta percibida es un artefacto de la visión del color humano, y no se observan bandas de ningún tipo en una foto en blanco y negro de un arco iris, solo una gradación suave de intensidad hasta un máximo, y luego desapareciendo hacia el otro lado. Para colores vistos por el ojo humano, la secuencia más comúnmente citada y recordada es la séptuple de Newton roja, naranja, amarilla, verde, azul, índigo y violeta, recordada por la mnemónica, Richard Of York Gave Battle In Vain (ROYGBIV).
Los arco iris pueden ser causados por muchas formas de agua en el aire. Estos incluyen no solo lluvia, sino también niebla, rocío y rocío en el aire.
Visibilidad
Se pueden observar arco iris cuando hay gotas de agua en el aire y la luz del sol brilla desde detrás del observador a un ángulo de baja altitud. Debido a esto, los arco iris se ven generalmente en el cielo del oeste durante la mañana y en el cielo del este durante la tarde. Las pantallas más espectaculares del arco iris suceden cuando la mitad del cielo todavía está oscuro con nubes que llueven y el observador se encuentra en un lugar con cielo despejado en dirección al sol. El resultado es un arco iris luminoso que contrasta con el fondo oscurecido. Durante esas buenas condiciones de visibilidad, a menudo es visible el arco iris secundario más grande pero más débil. Aparece a unos 10 ° fuera del arco iris primario, con el orden inverso de colores.
El efecto del arco iris también se ve comúnmente cerca de cascadas o fuentes. Además, el efecto puede crearse artificialmente al dispersar las gotas de agua en el aire durante un día soleado. En raras ocasiones, se puede ver un arco lunar, un arco iris lunar o un arco iris nocturno en noches con mucha luz de luna. Como la percepción visual humana para el color es pobre en condiciones de poca luz, a menudo se percibe que los arcos lunares son blancos.
Es difícil fotografiar el semicírculo completo de un arcoíris en un marco, ya que esto requeriría un ángulo de visión de 84 °. Para una cámara de 35 mm, se necesitaría una lente gran angular con una distancia focal de 19 mm o menos. Ahora que está disponible el software para unir varias imágenes en una panorámica, las imágenes de todo el arco e incluso los arcos secundarios se pueden crear con bastante facilidad a partir de una serie de fotogramas superpuestos.
Desde arriba de la tierra, como en un avión, a veces es posible ver un arco iris como un círculo completo. Este fenómeno se puede confundir con el fenómeno de gloria, pero una gloria suele ser mucho más pequeña, cubriendo solo 5-20 °.
El cielo dentro de un arco iris primario es más brillante que el cielo fuera de la proa. Esto se debe a que cada gota de lluvia es una esfera y dispersa la luz sobre un disco circular completo en el cielo. El radio del disco depende de la longitud de onda de la luz, y la luz roja se dispersa en un ángulo mayor que la luz azul. En la mayor parte del disco, la luz dispersa en todas las longitudes de onda se superpone, dando como resultado una luz blanca que ilumina el cielo. En el borde, la dependencia de la longitud de onda de la dispersión da lugar al arco iris.
La luz del arco iris primario es 96% polarizada tangencial al arco. La luz del segundo arco está polarizada al 90%.
Número de colores en el espectro o el arco iris
Un espectro obtenido usando un prisma de vidrio y una fuente puntual es un continuo de longitudes de onda sin bandas. La cantidad de colores que el ojo humano puede distinguir en un espectro es del orden de 100. En consecuencia, el sistema de color Munsell (un sistema del siglo XX para describir numéricamente los colores, basado en pasos iguales para la percepción visual humana) distingue 100 matices. La aparente discreción de los colores principales es un artefacto de la percepción humana y el número exacto de colores principales es una elección un tanto arbitraria.
Newton, que admitió que sus ojos no eran muy críticos para distinguir los colores, originalmente (1672) dividió el espectro en cinco colores principales: rojo, amarillo, verde, azul y violeta. Más tarde incluyó naranja e índigo, dando siete colores principales por analogía al número de notas en una escala musical. Newton eligió dividir el espectro visible en siete colores a partir de una creencia derivada de las creencias de los sofistas griegos antiguos, que pensaban que había una conexión entre los colores, las notas musicales, los objetos conocidos en el Sistema Solar y los días de la semana.
Según Isaac Asimov, «es costumbre incluir el índigo como un color que se encuentra entre el azul y el violeta, pero nunca me ha parecido que el índigo valga la dignidad de ser considerado como un color separado. Para mí, parece meramente azul oscuro. »
El patrón de color de un arco iris es diferente de un espectro, y los colores están menos saturados. Hay una mancha espectral en un arco iris debido al hecho de que para cualquier longitud de onda particular, hay una distribución de ángulos de salida, en lugar de un único ángulo invariable. Además, un arco iris es una versión borrosa del arco obtenido de una fuente puntual, porque el diámetro del disco del sol (0.5 °) no puede descuidarse en comparación con el ancho de un arco iris (2 °). Por lo tanto, el número de bandas de color de un arco iris puede ser diferente del número de bandas en un espectro, especialmente si las gotitas son particularmente grandes o pequeñas. Por lo tanto, la cantidad de colores de un arcoiris es variable. Sin embargo, si la palabra arcoiris se usa de manera incorrecta para referirse al espectro, es la cantidad de colores principales en el espectro.
La cuestión de si todos ven siete colores en un arcoiris está relacionada con la idea de la relatividad lingüística. Se han hecho sugerencias de que hay universalidad en la forma en que se percibe un arcoiris. Sin embargo, investigaciones más recientes sugieren que la cantidad de colores distintos observados y de qué se llaman depende del lenguaje que uno usa con personas cuyo idioma tiene menos palabras de color y ve menos bandas de color discretas.
Explicación
Cuando la luz del sol se encuentra con una gota de lluvia, parte de la luz se refleja y el resto entra en la gota de lluvia. La luz se refracta en la superficie de la gota de lluvia. Cuando esta luz golpea la parte posterior de la gota de lluvia, parte de ella se refleja en la parte posterior. Cuando la luz reflejada internamente alcanza la superficie nuevamente, una vez más se refleja internamente y otra se refracta al salir de la gota. (La luz que se refleja en la gota, sale de la parte posterior, o continúa rebotando dentro de la gota después del segundo encuentro con la superficie, no es relevante para la formación del arco iris primario). El efecto general es esa parte del la luz entrante se refleja de nuevo en el rango de 0 ° a 42 °, con la luz más intensa a 42 °. Este ángulo es independiente del tamaño de la gota, pero depende de su índice de refracción. El agua de mar tiene un índice de refracción más alto que el agua de lluvia, por lo que el radio de un «arco iris» en el rocío marino es más pequeño que un verdadero arcoíris. Esto es visible a simple vista por una desalineación de estos arcos.
La razón por la que la luz que regresa es más intensa a aproximadamente 42 ° es que este es un punto de inflexión – la luz que golpea el anillo más externo de la gota se devuelve a menos de 42 °, al igual que la luz que golpea la gota más cerca de su centro. Hay una banda circular de luz que se devuelve alrededor de 42 °. Si el sol fuera un láser que emitiera rayos monocromáticos paralelos, entonces la luminancia (brillo) del arco tendería hacia el infinito en este ángulo (ignorando los efectos de interferencia). (Véase Cáustico (óptica).) Pero como la luminosidad del sol es finita y sus rayos no son todos paralelos (cubre aproximadamente medio grado del cielo), la luminancia no llega al infinito. Además, la cantidad por la cual la luz se refracta depende de su longitud de onda y, por lo tanto, de su color. Este efecto se llama dispersión. La luz azul (longitud de onda más corta) se refracta en un ángulo mayor que la luz roja, pero debido a la reflexión de los rayos de luz de la parte posterior de la gota, la luz azul emerge de la gota en un ángulo menor al rayo de luz incidente original que la luz roja. Debido a este ángulo, se ve azul en el interior del arco del arco iris primario y rojo en el exterior. El resultado de esto no es solo dar diferentes colores a diferentes partes del arco iris, sino también disminuir el brillo. (Un «arco iris» formado por gotitas de un líquido sin dispersión sería blanco, pero más brillante que un arco iris normal.)
La luz en la parte posterior de la gota de lluvia no sufre una reflexión interna total, y algo de luz emerge de la parte posterior. Sin embargo, la luz que sale de la parte posterior de la gota de lluvia no crea un arco iris entre el observador y el sol porque los espectros emitidos desde la parte posterior de la gota de lluvia no tienen la intensidad máxima, como los otros arcoíris visibles, y así se mezclan los colores. juntos en lugar de formar un arcoiris.
Un arcoiris no existe en un lugar en particular. Muchos arcoiris existen; sin embargo, solo se puede ver uno dependiendo del punto de vista del observador particular como gotas de luz iluminadas por el sol. Todas las gotas de lluvia se reflejan y reflejan la luz solar de la misma manera, pero solo la luz de algunas gotas de lluvia alcanza el ojo del observador. Esta luz es lo que constituye el arco iris para ese observador. Todo el sistema compuesto por los rayos del sol, la cabeza del observador y las gotas de agua (esféricas) tiene una simetría axial alrededor del eje a través de la cabeza del observador y paralela a los rayos del sol. El arco iris es curvo porque el conjunto de todas las gotas de lluvia que tienen el ángulo correcto entre el observador, la gota y el sol, se encuentran en un cono que apunta al sol con el observador en la punta. La base del cono forma un círculo en un ángulo de 40-42 ° con respecto a la línea entre la cabeza del observador y su sombra, pero el 50% o más del círculo está debajo del horizonte, a menos que el observador esté lo suficientemente lejos de la superficie terrestre para ver todo, por ejemplo en un avión (ver arriba). Alternativamente, un observador con el punto de vista correcto puede ver el círculo completo en una fuente o un rocío de cascada.
Derivación matemática
Podemos determinar el ángulo percibido que el arco iris subtiende de la siguiente manera.
Dada una gota de lluvia esférica, y definiendo el ángulo percibido del arco iris como 2φ, y el ángulo de la reflexión interna como 2β, entonces el ángulo de incidencia de los rayos solares con respecto a la superficie de la gota normal es 2β – φ. Dado que el ángulo de refracción es β, la ley de Snell nos da
sin (2β – φ) = n sin β,
donde n = 1.333 es el índice de refracción del agua. Resolviendo para φ, obtenemos
φ = 2β – arcsin (n sin β).
El arco iris ocurrirá donde el ángulo φ es máximo con respecto al ángulo β. Por lo tanto, a partir del cálculo, podemos establecer dφ / dβ = 0 y resolver para β, lo que arroja
Sustituyendo en la ecuación anterior por φ se obtiene 2φmax ≈ 42 ° como el ángulo del radio del arco iris.
Variaciones
Múltiples arco iris
Los arcoíris secundarios son causados por un doble reflejo de la luz del sol dentro de las gotas de lluvia, y se centran en el sol en sí. Son aproximadamente 127 ° (violeta) a 130 ° (rojo) de ancho. Dado que esto es más de 90 °, se ven en el mismo lado del cielo que el arco iris primario, alrededor de 10 ° por encima de él en ángulos aparentes de 50-53 °. Como resultado de que el «interior» del arco secundario está «arriba» para el observador, los colores aparecen invertidos en comparación con el arco primario. El arcoíris secundario es más débil que el primario porque se escapa más luz de dos reflexiones en comparación con una y porque el arco iris en sí está distribuido en una mayor área del cielo. Cada arco iris refleja luz blanca dentro de sus bandas de color, pero eso es «abajo» para el primario y «arriba» para el secundario. El área oscura del cielo sin luz que se extiende entre los arcos primario y secundario se llama banda de Alejandro, después de Alejandro de Afrodisias, quien la describió por primera vez.
Arco iris hermado
A diferencia de un arcoíris doble que consiste en dos arcos de arco iris separados y concéntricos, el muy raro arco iris hermético aparece como dos arcos arcoiris que se separan de una única base. Los colores en el segundo arco, en lugar de invertir como en un arco iris secundario, aparecen en el mismo orden que el arco iris primario. Un arco iris secundario «normal» también puede estar presente. Los arco iris Twinned pueden parecerse a, pero no deben confundirse con bandas supernumerarias. Los dos fenómenos pueden distinguirse por su diferencia en el perfil de color: las bandas supernumerarias consisten en tonalidades tenues en colores pastel (principalmente rosa, morado y verde), mientras que el arco iris hermético muestra el mismo espectro que un arcoíris regular. La causa de un arco iris hermanado es la combinación de diferentes tamaños de gotas de agua que caen del cielo. Debido a la resistencia del aire, las gotas de lluvia se aplanan a medida que caen, y el aplanamiento es más prominente en las gotas de agua más grandes. Cuando dos lluvias con diferentes gotas de lluvia se combinan, cada una produce arcoíris ligeramente diferentes que pueden combinarse y formar un arcoiris gemelo. Un estudio de trazado de rayos numéricos mostró que un arco iris hermanado en una fotografía podría explicarse por una mezcla de gotas de 0,40 y 0,45 mm. Esa pequeña diferencia en el tamaño de gota dio como resultado una pequeña diferencia en el aplanamiento de la forma de la gota y una gran diferencia en el aplanamiento de la parte superior del arco iris.
Mientras tanto, el caso aún más raro de un arco iris dividido en tres ramas fue observado y fotografiado en la naturaleza.
Arco iris completo
En teoría, cada arco iris es un círculo, pero desde el suelo, solo se puede ver su mitad superior. Dado que el centro del arco iris es diametralmente opuesto a la posición del sol en el cielo, el círculo se ve a medida que el sol se acerca al horizonte, lo que significa que la sección más grande del círculo normalmente es de aproximadamente 50% durante el atardecer o el amanecer. Ver la mitad inferior del arco iris requiere la presencia de gotas de agua debajo del horizonte del observador, así como la luz del sol que puede alcanzarlas. Estos requisitos generalmente no se cumplen cuando el observador está a nivel del suelo, ya sea porque las gotas están ausentes en la posición requerida, o porque la luz del sol está obstruida por el paisaje detrás del observador. Sin embargo, desde un punto de vista alto, como un edificio alto o un avión, se pueden cumplir los requisitos y se puede ver el arcoíris de círculo completo. Al igual que un arcoíris parcial, el arcoiris circular también puede tener un arco secundario o arcos supernumerarios. Es posible producir el círculo completo cuando se está parado en el suelo, por ejemplo, rociando una neblina de agua de una manguera de jardín mientras se mira lejos del sol.
Un arcoiris circular no se debe confundir con la gloria, que es mucho más pequeña en diámetro y se crea mediante diferentes procesos ópticos. En las circunstancias adecuadas, una gloria y un arcoiris (circular) o un arco de niebla pueden ocurrir juntos. Otro fenómeno atmosférico que puede confundirse con un «arcoíris circular» es el halo de 22 °, que es causado por cristales de hielo en lugar de gotas de agua líquida, y se encuentra alrededor del sol (o luna), no frente a él.
Arcoiris supernumerarios
En ciertas circunstancias, se pueden ver una o varias bandas estrechas y de colores tenues bordeando el borde violeta de un arco iris; es decir, dentro del arco primario o, mucho más raramente, fuera del secundario. Estas bandas adicionales se llaman arcoiris supernumerarios o bandas supernumerarias; junto con el arco iris en sí, el fenómeno también se conoce como arcoíris apilador. Los arcos supernumerarios están ligeramente separados del arco principal, se vuelven sucesivamente más tenues a medida que se alejan de él y tienen colores pastel (que consisten principalmente en tonalidades rosa, púrpura y verde) en lugar del patrón de espectro habitual. El efecto se hace evidente cuando se trata de gotas de agua que tienen un diámetro de aproximadamente 1 mm o menos; cuanto más pequeñas son las gotitas, más anchas se vuelven las bandas supernumerarias y menos saturados están sus colores. Debido a su origen en pequeñas gotas, las bandas supernumerarias tienden a ser particularmente prominentes en los fogbows.
Los arcoiris supernumerarios no se pueden explicar con la óptica geométrica clásica. Las bandas débiles alternas son causadas por la interferencia entre los rayos de luz que siguen trayectorias ligeramente diferentes con longitudes ligeramente variables dentro de las gotas de lluvia. Algunos rayos están en fase, reforzándose mutuamente mediante interferencia constructiva, creando una banda brillante; otros están desfasados por hasta la mitad de una longitud de onda, cancelándose mutuamente mediante interferencia destructiva y creando un espacio. Dado los diferentes ángulos de refracción para los rayos de diferentes colores, los patrones de interferencia son ligeramente diferentes para los rayos de diferentes colores, por lo que cada banda brillante se diferencia en color, creando un arcoíris en miniatura. Los arcoiris supernumerarios son más claros cuando las gotas de lluvia son pequeñas y de tamaño uniforme. La existencia misma de arcoíris supernumerarios fue históricamente una primera indicación de la naturaleza ondulatoria de la luz, y la primera explicación fue proporcionada por Thomas Young en 1804.
Arco iris reflejado, arco iris de reflexión
Cuando aparece un arco iris sobre un cuerpo de agua, se pueden ver dos arcos de espejo complementarios debajo y encima del horizonte, que se originan en diferentes trayectorias de luz. Sus nombres son ligeramente diferentes.
Un arco iris reflejado puede aparecer en la superficie del agua debajo del horizonte. La luz del sol primero es desviada por las gotas de lluvia, y luego se refleja en el cuerpo de agua, antes de llegar al observador. El arco iris reflejado es frecuentemente visible, al menos parcialmente, incluso en pequeños charcos.
Se puede producir un arcoíris de reflexión donde la luz solar se refleja en un cuerpo de agua antes de llegar a las gotas de lluvia (ver diagrama y), si el cuerpo de agua es grande, silencioso en toda su superficie y cerca de la cortina de lluvia. El arcoiris de reflexión aparece sobre el horizonte. Se cruza con el arcoíris normal en el horizonte, y su arco alcanza mayor altura en el cielo, con su centro tan alto sobre el horizonte como el centro del arcoíris normal debajo de él. Debido a la combinación de requisitos, un arco iris de reflexión rara vez es visible.
Se pueden distinguir hasta ocho arcos separados si los arcoiris reflejado y reflejado ocurren simultáneamente: los arcos primarios y secundarios normales (no reflejantes) sobre el horizonte con sus contrapartes reflejadas debajo de él, y los arcos primario y secundario de reflexión sobre el horizonte con sus contrapartes reflejadas debajo.
Arco iris monocromo
Ocasionalmente puede producirse una lluvia al amanecer o al atardecer, donde las longitudes de onda más cortas como el azul y el verde se han dispersado y esencialmente se han eliminado del espectro. Se puede producir una mayor dispersión debido a la lluvia, y el resultado puede ser el raro y espectacular arco iris monocromático o rojo.
Arcoiris de orden superior
Además de los arcoíris primarios y secundarios comunes, también es posible formar arcos iris de órdenes superiores. El orden de un arcoiris está determinado por la cantidad de reflejos de luz dentro de las gotas de agua que lo crean: una reflexión da como resultado el arco iris primario o de primer orden; dos reflexiones crean el arco iris de segundo orden o secundario. Más reflejos internos causan lazos de órdenes superiores, teóricamente hasta el infinito. Sin embargo, a medida que se pierde cada vez más luz con cada reflejo interno, cada arco posterior se vuelve progresivamente más tenue y, por lo tanto, cada vez más difícil de detectar. Un desafío adicional en la observación de arcoiris de tercer orden (o terciario) y de cuarto orden (cuaternario) es su ubicación en la dirección del sol (aproximadamente 40 ° y 45 ° del sol, respectivamente), lo que hace que se ahoguen en su resplandor
Por estas razones, los arcoiris naturales de un orden superior a 2 son raramente visibles a simple vista. Sin embargo, se han reportado avistamientos de arco de tercer orden en la naturaleza, y en 2011 fue fotografiado definitivamente por primera vez. Poco después, también se fotografió el arcoiris de cuarto orden, y en 2014 se publicaron las primeras imágenes del arcoiris de quinto orden (o quinario), ubicado entre los arcos primario y secundario.
En un entorno de laboratorio, es posible crear lazos de órdenes mucho más altas. Felix Billet (1808-1882) describió las posiciones angulares hasta el arcoiris de orden XIX, un patrón que llamó una «rosa de arcoiris». En el laboratorio, es posible observar arcos iris de orden superior mediante el uso de luz extremadamente brillante y bien colimada producida por láser. Hasta el arcoiris de 200º orden fue informado por Ng et al. en 1998 usando un método similar pero un rayo láser de ion argón.
Los arcos iris terciarios y cuaternarios no deben confundirse con los arcos iris «triples» y «cuádruples», términos que a veces se usan erróneamente para referirse a los arcos supernumerarios mucho más comunes y los arcoíris de reflexión.
Arco iris bajo la luz de la luna
Como la mayoría de los fenómenos ópticos atmosféricos, los arco iris pueden ser causados por la luz del Sol, pero también de la Luna. En el caso de este último, el arcoiris se conoce como arco iris lunar o arco lunar. Son mucho más débiles y más raros que los arcoíris solares, lo que requiere que la Luna esté casi llena para poder verlos. Por la misma razón, los globos lunares a menudo se perciben como blancos y pueden considerarse monocromos. El espectro completo está presente, sin embargo, pero el ojo humano normalmente no es lo suficientemente sensible como para ver los colores. Las fotografías de larga exposición a veces muestran el color en este tipo de arco iris.
Fogbow
Los ogbows se forman de la misma forma que los arcoiris, pero están formados por nubes mucho más pequeñas y gotas de niebla que difractan la luz de forma extensiva. Son casi blancos con tenues rojos en el exterior y azules en el interior; a menudo una o más bandas supernumerarias anchas se pueden discernir dentro del borde interno. Los colores son tenues porque el arco en cada color es muy ancho y los colores se superponen. Los fogbows se ven comúnmente sobre el agua cuando el aire en contacto con el agua más fría se enfría, pero se pueden encontrar en cualquier lugar si la niebla es lo suficientemente delgada para que el sol brille y el sol esté bastante brillante. Son muy grandes, casi tan grandes como un arco iris y mucho más anchos. A veces aparecen con una gloria en el centro del arco.
Los arcos de niebla no se deben confundir con los halos de hielo, que son muy comunes en todo el mundo y se ven mucho más a menudo que los arco iris (de cualquier orden), pero no están relacionados con el arco iris.
Arcos circumhorizontales y circumzenitales
Los arcos circumzenital y circumhorizontal son dos fenómenos ópticos relacionados similares en apariencia a un arco iris, pero a diferencia de este último, su origen radica en la refracción de la luz a través de cristales de hielo hexagonales en lugar de gotas de agua líquida. Esto significa que no son arco iris, sino miembros de la gran familia de halos.
Ambos arcos son segmentos de anillos de colores brillantes centrados en el cenit, pero en diferentes posiciones en el cielo: el arco circumzenital es notablemente curvo y está ubicado muy arriba del Sol (o Luna) con su lado convexo apuntando hacia abajo (creando la impresión de un «revés»). arcoiris abajo «); el arco circumhorizontal se extiende mucho más cerca del horizonte, es más recto y está ubicado a una distancia significativa debajo del Sol (o Luna). Ambos arcos tienen su lado rojo apuntando hacia el sol y su parte violeta está alejada de él, lo que significa que el arco circumzenital es rojo en la parte inferior, mientras que el arco circunferencial es rojo en la parte superior.
El arco circumhorizontal se refiere a veces por el nombre equivocado «arcoiris de fuego». Para poder verlo, el Sol o la Luna deben estar al menos a 58 ° sobre el horizonte, por lo que es raro que ocurra en latitudes más altas. El arco circumzenital, visible solo a una elevación solar o lunar de menos de 32 °, es mucho más común, pero a menudo se omite ya que se produce casi directamente por encima.
Arco iris en Titán
Se ha sugerido que podrían existir arcoiris en Titán, la luna de Saturno, ya que tiene una superficie húmeda y nubes húmedas. El radio de un arco iris de Titán sería aproximadamente 49 ° en lugar de 42 °, porque el fluido en ese ambiente frío es metano en lugar de agua. Aunque los arco iris visibles pueden ser raros debido al cielo brumoso de Titán, los arco iris infrarrojos pueden ser más comunes, pero un observador necesitaría gafas de visión nocturna infrarrojas para verlos.
Arco iris con diferentes materiales
Las gotas (o esferas) compuestas por materiales con diferentes índices de refracción que el agua simple producen arco iris con diferentes ángulos de radio. Dado que el agua salada tiene un índice de refracción más alto, un arco de rocío de mar no se alinea perfectamente con el arco iris común, si se ve en el mismo lugar. Pueden usarse mármoles de plástico o vidrio diminutos en la señalización vial como reflectores para mejorar su visibilidad por parte de los conductores durante la noche. Debido a un índice de refracción mucho más alto, los arco iris observados en dichos mármoles tienen un radio notablemente menor. Uno puede reproducir fácilmente tales fenómenos rociando líquidos en el aire con diferentes índices de refracción, como se ilustra en la foto.
El desplazamiento del arco iris debido a diferentes índices de refracción puede ser llevado a un límite peculiar. Para un material con un índice de refracción mayor que 2, no existe un ángulo que cumpla los requisitos para el arco iris de primer orden. Por ejemplo, el índice de refracción del diamante es de aproximadamente 2.4, por lo que las esferas de diamante producirían arco iris desde el segundo orden, omitiendo el primer orden. En general, como el índice de refracción excede un número n + 1, donde n es un número natural, el ángulo de incidencia crítico de n veces los rayos reflejados internamente escapa del dominio 
Experimentos
Los experimentos sobre el fenómeno del arcoíris utilizando gotas de lluvia artificiales, es decir, frascos esféricos llenos de agua, se remontan al menos a Teodorico de Freiberg en el siglo XIV. Más tarde, también Descartes estudió el fenómeno utilizando un frasco de Florencia. Un experimento de matraz conocido como el arcoiris de Florencia todavía se usa a menudo hoy como un experimento de demostración imponente e intuitivamente accesible del fenómeno del arco iris. Consiste en iluminar (con luz blanca paralela) un matraz esférico lleno de agua a través de un agujero en una pantalla. Entonces aparecerá un arcoiris en la pantalla, proyectado hacia atrás, siempre que la pantalla sea lo suficientemente grande. Debido al grosor de la pared finita y el carácter macroscópico de la gota de lluvia artificial, existen varias diferencias sutiles en comparación con el fenómeno natural, incluidos ángulos de arco iris ligeramente modificados y una división de los pedidos del arco iris.
Un experimento muy similar consiste en utilizar un recipiente de vidrio cilíndrico lleno de agua o un cilindro sólido transparente e iluminado ya sea paralelo a la base circular (es decir, rayos de luz que permanecen a una altura fija mientras transitan el cilindro) o bajo un ángulo a la base. Bajo estas últimas condiciones, los ángulos del arco iris cambian con relación al fenómeno natural ya que el índice de refracción efectivo del agua cambia (se aplica el índice de refracción de Bravais para los rayos inclinados).
Otros experimentos usan gotas líquidas pequeñas, vea el texto anterior.
Cultura
Los arco iris ocurren con frecuencia en la mitología, y se han utilizado en las artes. Una de las primeras apariciones literarias de un arcoiris está en el capítulo 9 del Libro de Génesis, como parte de la historia de la inundación de Noé, donde es una señal del pacto de Dios de nunca destruir toda la vida en la tierra con una inundación global nuevamente. En la mitología nórdica, el puente arcoíris Bifröst conecta el mundo de los hombres (Midgard) y el reino de los dioses (Asgard). Cuchavira era el dios del arcoiris para los muiscas en la Colombia actual y cuando las lluvias regulares en la sabana de Bogotá habían terminado, la gente le agradeció que ofreciera oro, caracoles y pequeñas esmeraldas. El escondite secreto del duende irlandés para su olla de oro generalmente se dice que está al final del arcoíris. Este lugar es apropiadamente imposible de alcanzar, porque el arco iris es un efecto óptico que no se puede abordar.
Los arco iris a veces también aparecen en la heráldica, incluso si su característica de varios colores no encaja en el estilo heráldico habitual.
Las banderas del arco iris se han utilizado durante siglos. Fue un símbolo del movimiento cooperativo en la Guerra de Campesinos Alemanes en el siglo XVI, de la paz en Italia, y del orgullo gay y los movimientos sociales LGBT desde la década de 1970. En 1994, el arzobispo Desmond Tutu y el presidente Nelson Mandela describieron a la Sudáfrica recién post-apartheid democrática como la nación del arco iris. El arco iris incluso se ha utilizado en logotipos de productos tecnológicos, incluido el logotipo de la computadora de Apple. Muchas alianzas políticas que abarcan múltiples partidos políticos se han autodenominado una «Coalición Arco Iris».