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EXTRAÑOS Y CAUTIVANTES FENÓMENOS LUMINOSOS

Los fotometeoros

Hoy la agitada vida moderna nos aleja y quita la posibilidad de observar e indagar los sucesos curiosos, a la vez cautivantes, que se dan a nuestro alrededor y que ocurren ya sea en forma frecuente o esporádica en la naturaleza.

Creo, fuimos perdiendo la curiosidad innata de animales inteligentes y la capacidad de observación de los pueblos tribales y habitantes rurales, cediendo nuestro interés a la tecnología y a lo virtual. Por otra parte, la contaminación acústica y lumínica de las ciudades atenúa muchos fenómenos auditivos y visuales naturales.

Dentro de estos sucesos están los fotometeoros, que tal vez con ese mote nos resulten raros, pero nos serán más familiares si mencionamos al arco iris, el más conocido por todos, u otros como el halo luminoso o corona solar y lunar, el espejismo en sus diversas manifestaciones o la coloración del cielo. Todos estos fotometeoros son fenómenos luminosos que se producen en la atmósfera terrestre por diversas propiedades de la radiación luminosa.

LOS FOTOMETEOROS O METEOROS LUMINOSOS

Los fotometeoros son fenómenos luminosos provocados por la reflexión, refracción, difracción o interferencias de la luz solar o lunar. Es decir, ocurren cuando se producen efectos especiales en la atmósfera con la luz solar directa (lunar en algunos casos) o reflejada por la superficie. Los principales son el halo, el arco iris, la corona, los anillos de Ulloa, el espejismo, el rayo verde y los colores crepusculares. De todos los citados, obviamente el más conocido es el arco iris, que se produce por la refracción de los rayos de luz en las gotas de lluvia.

En este grupo de fenómenos también se incluye la refracción atmosférica, que da por resultado el titilar de las estrellas y la deformación de las imágenes, de la misma forma que para un objeto sumergido en el agua se deforma su imagen y cambia su posición aparente viéndose en otro lugar. Sin embargo, la cantidad de fenómenos ópticos (y también eléctricos) que se originan en la atmósfera, es de tal magnitud que muchos de ellos se desconocen, tanto los fenómenos en sí como el origen de su formación.

EL ARCO IRIS. CIENCIA, MAGIA Y LEYENDA

Todos conocemos al arco iris desde que éramos niños, con todo no hallamos -en el común de la genteuna explicación racional a su belleza y aparición. Pues bien más allá de la fascinación está la lógica, este efecto mágico en el cielo se alcanza gracias a la descomposición de la luz del sol al pasar por las gotas de lluvia, logrando así la aparición de los 7 colores que la componen.

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Otra cuestión al respecto que nutre nuestra curiosidad, especialmente durante la niñez, es ¿dónde nace y dónde termina el arco iris? Sobre esto se han tejido leyendas, de las cuales la más conocida dice que existe una olla de oro en estos puntos. Ojalá, linda leyenda, pero sólo eso y nada más. Así, los arco iris han despertado la imaginación a lo largo de la Historia, y corrientemente se le atribuía significados religiosos debido a su aparición periódica en el cielo. No se llegó a una explicación científica sobre ellos hasta finales del siglo XVII, cuando Isaac Newton demostró que cuando un haz de luz era refractado a través de un prisma de cristal, se descomponía en un espectro de colores. Así dedujo correctamente que la luz blanca era la combinación de todos los colores en el espectro visible.

En verdad, el arco iris o arcoíris es un arco luminoso de todos los colores del espectro de la luz: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, y violeta (en sí varios arcos de colores concéntricos). Se forma por refracción, reflexión total y por la dispersión de la luz. Es visible cuando el sol brilla a través del aire que contiene las gotas de agua y esto ocurre durante o inmediatamente después de la lluvia (también puede darse cerca de una cascada). Cuando la luz del sol penetra las gotas de agua, se refleja en las superficies interiores de éstas. Mientras pasa a través de las gotas, la luz se separa en los colores que la componen, lo que produce un efecto muy similar al de un prisma. Por un instante, cada gota de lluvia destella sus colores al observador, antes que otra gota de lluvia tome su lugar.

Cuando estamos viendo un arco iris siempre tenemos el sol a nuestras espaldas y por encima de nosotros. La lluvia está formando una cortina delante de nosotros y sobre ella vemos el arco iris. Para que exista un arco iris tiene que haber gotas de agua suspendidas en la atmósfera. El centro del arco está frente a nosotros y por debajo.

En ocasiones también se ve un segundo arco iris. En este último, los colores son los mismos, pero están en diferente orden que el primero y un poco más débiles. En efecto, múltiples reflexiones internas dentro de gotas de agua producen a veces un arco iris secundario y se hace visible fuera del primero, con los colores invertidos y menos brillantes.

LOS HALOS LUMINOSOS

Frecuentemente habremos observado un halo o sombra luminosa y coloreada alrededor del Sol o de la Luna, que sin tocarlo lo rodea formando un anillo de luz a su alrededor. Este es el fenómeno del halo o corona solar o lunar, un efecto óptico causado por partículas de hielo en suspensión en la Troposfera que refractan la luz haciendo un espectro de colores alrededor de dichos astros. Precisamente, los halos son fotometeoros que aparecen alrededor del Sol o de la Luna en forma de un gran arco o de circunferencia, ya sea completa o no.

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Este círculo luminoso se forma con el Sol (o Luna) en su centro geométrico, cuando los rayos luminosos inciden en los cristales de hielo (de forma regular) suspendidos en las capas superiores de la atmósfera, formando nubes altas, como cirros o cirroestratos. Estos cristales actúan a modo de prismas, produciendo un fenómeno de refracción de la luz. El halo se suele situar a unos 22 grados de radio, aunque en ocasiones se puede comprobar la existencia de un segundo halo mayor y exterior, de 46 grados de radio, concéntrico al halo principal. Dentro del halo, el cielo parece ser más oscuro que fuera de él y en general los anillos tienden a tener colores rojizos hacia adentro, mientras que hacia afuera aparecen el amarillo, verde y azul claro.

Los fenómenos de halo se han asociado a la aparición de frentes y suelen ser vistos uno o dos días antes de la llegada del frente anunciando cambios de tiempo.

LA GLORIA, CORONA DE ULLOA O ESPECTRO DE BROCKEN

Las glorias consisten en una o más series de anillos coloreados que un observador puede ver alrededor de los objetos opacos al difractarse la luz en torno a ellos. La luz se concentra en una zona alrededor del objeto, zona que está por tanto más iluminada y contrasta fuertemente con la sombra del objeto al que envuelve.

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El nombre de gloria o corona tiene su origen en la observación del fenómeno en torno a una cabeza, dando la sensación de ser la aureola de un santo, mientras el de espectro de Brocken proviene de los avistamientos hechos por alpinistas en Brocken en las montañas de Harz (norte de Alemania).

EL RAYO VERDE

El rayo verde, es visible cuando el Sol desaparece en el horizonte si el tiempo es claro, y de preferencia en la orilla del mar ya que el reflejo del agua ayuda también a magnificar el destello esmeralda del mismo; este fotometeoro se produce por efecto de la refracción de la luz sobre la atmósfera. Como el aire es más denso cerca de la superficie, los rayos siguen una trayectoria que se deforma levemente, siguiendo la curvatura de la Tierra.

Los rayos de una frecuencia más alta (colores verde y azul) se curvan más que los de frecuencias más bajas (rojos y naranjas), por lo que los rayos de color verde del extremo superior del Sol continúan siendo visibles por unos momentos, luego que los rayos solares de frecuencia más baja han sido ocultados por la curvatura terrestre. Todo esto se atribuye a un fenómeno de dispersión que acompaña al de refracción.

En efecto, el disco solar aparece rodeado de una aureola verde en el momento de su ocaso: una vez que el Sol ha desaparecido, hay un instante en el cual sólo es visible una aureola y entonces se tiene el rayo verde. Un cielo despejado aumenta las probabilidades de observar un rayo verde, ya que las condiciones meteorológicas favorecen la inversión térmica, aumentando las diferencias de densidad y amplificando el efecto óptico de refracción.

EL ESPEJISMO

El espejismo (de espejo) es una ilusión óptica, la cual consiste en que los objetos lejanos aparecen reflejados en una superficie mojada que en realidad no existe. Los espejismos los observamos muy frecuentemente en carreteras calientes o en zonas desérticas también bastante tórridas.

A la distancia, vemos sobre el asfalto caliente cómo se refleja el entorno pareciendo que existiera una película de agua sobre la carretera o bien, sobre la arena caliente en el caso de un desierto. Distante de nosotros, un espejismo da la sensación de tener un reservorio de agua a unos cientos de metros más adelante. Existen varios tipos de espejismos, que se producen en condiciones similares, pero en diferentes ubicaciones, por ello se pueden diferenciar:

Espejismos inferiores: Se registran preferentemente en los desiertos y regiones tórridas, y en las horas de mucho calor, cuando se observan que la carretera o arenas se comportan como un espejo. Las fuertes variaciones térmicas en capas bajas generen los espejismos inferiores. El espejismo inferior se produce cuando el rayo luminoso que parte del punto A hacia el suelo encuentra capas de aire muy recalentadas y se va encorvando por refracción hasta llegar al punto B, donde se dobla hacia arriba, como si hubiese experimentado una reflexión total. El observador percibe una imagen invertida del objeto.

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Espejismos superiores: Son contrarios al espejismo inferior, se producen precisamente en condiciones de frío, y no de calor. En estos casos, las imágenes de los objetos se forman en la atmósfera, no sobre las superficies, y además se desplazan por encima de su posición real.

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El espejismo superior se produce cuando el suelo está más frío que el aire, el rayo luminoso que parte de A hacia arriba, encuentra capas de aire cálido y se va encorvando hasta llegar al punto B, donde se dobla hacia abajo, como si hubiese experimentado una reflexión total. El observador situado en O percibe una imagen hacia arriba invertida del objeto.

En latitudes altas donde los mares son fríos y la capa de aire pegada a la superficie del mar es atravesada por otra más cálida, es posible ver este tipo de espejismos con frecuencia, así la tierra, objetos y superficies se ven invertida respecto a su original y a una altura más elevada. Todo ocurre como si hubiese un espejo encima de nuestras cabezas invirtiendo todo lo que vemos.

Fuentes:
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/color/arcoIris/ArcoIris.htm

h t t p : / / w w w.a s t r o y c i e n c i a.com/2008/06/16/el-arco-iris-y-las-coronas/

http://www.meteored.com/ram/numero3/pdf/fenopticos.pdf

http://www.porque.es/por-que-se-produceel-arco-iris/Inzunza, Juan C. (2004).

Meteorología Descriptiva. Cap 13. Litometeoros, electrometeoros y fotometeoros.

Departamento de Geofísica. Universidad de Concepción. Chile.