Arco iris, halos y espejismos son algunos de los fenómenos ópticos atmosféricos más habituales. Cautivantes para quien los observa, desdibujan las fronteras entre aquello que es realidad y lo que no lo es. La refracción de la luz es la responsable de esas extrañas imágenes.
A causa de la atmósfera, en la superficie terrestre se pueden ver ciertos fenómenos ópticos en el cielo -algunos, de extraordinaria belleza- debido a que la luz solar visible los provoca al entrar en contacto con los componentes y partículas que existen en ella. Nuestra atmósfera está compuesta por diferentes elementos y gases, que generan todo tipo de moléculas y materia en suspensión, que actúan como dispersores, reflectores o refractores de la luz. Se divide en varias capas, y en las más bajas se encuentran altas concentraciones de vapor de agua, gotas y cristales de hielo, que tienen gran incidencia en la aparición de este tipo de fenómenos ópticos.
Cuando una capa de aire está más caliente o más fría que otra, aparecen los espejismos: estos efectos de refracción se originan por el cambio de velocidad de la luz, al atravesar esas capas con distintas temperaturas.
La velocidad de la luz
Cuando la luz atraviesa un medio de densidad variable, o pasa de un medio a otro de diferente densidad (del aire caliente al frío, del aire al agua o del agua a un cristal) se altera la velocidad de los rayos de luz que se refractan. Esto da lugar a efectos interesantes:
- Arcoiris: son causados por gotas de agua en el aire. Se ven en el cielo en dirección opuesta al sol cuando hay lluvia, o cerca de cascadas que expulsan minúsculas partículas. Se originan por un desdoblamiento de los rayos de la luz blanca en bandas de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta). Los rayos solares refractados se reflejan en el interior de la gota como si fuera un espejo cóncavo, y salen de ella dando lugar a una nueva refracción. La luz que incide en las gotas las atraviesa directamente, excepto en los bordes, donde su superficie forma un ángulo y actúa como un prisma, descomponiendo allí la luz en los colores que la constituyen.
- Halos: pueden ser solares o lunares. Se producen cuando la luz se refracta a través de cristales de hielo o gotas de agua en las nubes de la alta atmósfera, y que se encuentran entre el observador y el sol o la luna. Se ve entonces un anillo de luz circular que rodea al astro. Normalmente es blanco, pero en algunas ocasiones la refracción es tan clara que separa los colores de la luz y los hace visibles (sobre todo, en los halos solares). A la luz de la luna estos efectos ópticos son más débiles, por lo que es menos frecuente observarlos.
- Espejismos: el más común es ver agua en la ruta cuando se viaja en auto, siempre aparece más adelante y nunca se alcanza. Se trata de una imagen de aspecto real de un objeto inexistente o situado en un lugar distinto de donde aparentemente está. Los espejismos pueden ser inferiores (como el de la ruta) o superiores. Estos últimos, ocurren cuando las capas inferiores del aire están más frías que las superiores: la luz de los objetos situados detrás del horizonte se refracta hacia abajo. Así lejanas montañas o líneas de la costa -que deberían quedar ocultas por la curvatura terrestre- se hacen visibles y parecen flotar en el aire o se ven invertidas en el horizonte.