Las nubes arcoíris son un fenómeno óptico relativamente raro. Se puede ver en todas las estaciones, pero especialmente en otoño. Estas nubes se pueden colorear en todos los colores del espectro.
Están formados por pequeñas gotas de agua de casi el mismo tamaño.
Entonces, cuando el sol ocupa una cierta posición en el cielo, y al mismo tiempo está escondido detrás de nubes suficientemente densas, cualquier nube (transparente) ubicada cerca de él se puede colorear con colores espectrales. Este fenómeno se explica por el hecho de que los haces de luz de diferentes longitudes de onda se desvían de diferentes formas, lo que significa que la luz de estas ondas llega al observador desde diferentes direcciones.
La nube puede tener el color del arco iris por completo o solo en los bordes, puede tener colores apagados o muy brillantes. En el último caso, las gotas de la nube deben ser del mismo tamaño. Solo entonces tendrá colores intensos.
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Este fenómeno se ve mejor en altocúmulos (especialmente altocúmulos lenticulares) y cirrocúmulos.
Y ahora con más detalle
El período de finales del siglo XIX y principios del XX dio a la humanidad toda una galaxia de grandes científicos en el campo de la física nuclear, la genética y la investigación de las regiones polares. Por ejemplo, el objetivo de la expedición de Robert Scott en Terra Nova a la Antártida en 1910-1912 no fue solo una carrera deportiva hacia el Polo Sur, sino también estudios geofísicos completos del continente más austral de la Tierra. Entonces, George Simpson, un meteorólogo de plantilla de la expedición, basándose en los resultados de las observaciones de los efectos ópticos en las nubes, publicó en 1912 el primer artículo dedicado a un fenómeno como la irisación en las nubes (del griego Iris, Iρις - arco iris), también llamado "nubes arco iris".
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Las nubes arco iris son un fenómeno óptico bastante raro en el que las nubes muy delgadas cercanas al Sol se colorean con colores espectrales. Por lo general, estos colores son pasteles, pálidos, pero bajo ciertas condiciones pueden ser muy brillantes. Simpson señaló acertadamente que la irisación es el tipo más común de coronas, un fenómeno óptico asociado con la difracción de la luz por gotas de agua sobreenfriada en las nubes y la formación de círculos de colores en un velo nublado alrededor del Sol.
En su núcleo, las nubes arcoíris son parte de una corona fallida. Y si las coronas en toda regla son extremadamente raras en la atmósfera, entonces casi todos pueden ver las nubes del arco iris, ¡lo principal es tener cuidado! Lo mejor es observar las nubes arcoíris con gafas oscuras, para no quedar ciego, porque aparecen solo cerca del Sol, a una distancia de unos 3-15 °, en algunos casos hasta 30 °. Pero si la estrella está oculta detrás de algo (detrás de otra nube, detrás de una montaña, etc.), entonces la iridiscencia se puede ver a simple vista.
Generalmente hay iridiscencia en los bordes de cirros, cirrocúmulos y nubes altocúmulos. La fuente de luz, por cierto, puede ser no solo el Sol, sino también la Luna. El iris se puede ver en los rastros de condensación de los aviones y también en la parte superior de las nubes cumulonimbus (en el llamado velo o yunque). Es cierto que esas nubes de arco iris no auguran nada bueno, al contrario, ¡hablan de un inminente deterioro del clima! Y, con mayor frecuencia, la iridiscencia ocurre en nubes altocúmulos lenticulares (lenticulares) características de las áreas montañosas. El aire de la montaña es más limpio, prácticamente libre de impurezas, por lo que es mucho más difícil que las gotas de agua se transformen en cristales. El hecho es que el agua sobreenfriada es preferible a los cristales de hielo por la apariencia de iridiscencia.
La luz del sol que golpea una gota nublada o un cristal de hielo se desvía de la propagación en línea recta. En este caso, la magnitud de la desviación de la luz depende de la longitud de onda, por lo tanto, la difracción de la luz solar siempre conduce a su descomposición en un espectro. Se forman círculos de colores alrededor de cada gota debido a esta única dispersión. Su brillo es muy bajo y solo es visible como resultado de la superposición. El tamaño de los círculos de color depende no solo de la longitud de onda, sino también del tamaño del obstáculo (por cierto, por la distancia angular de los círculos del mismo color en las coronas del Sol, puede calcular con bastante precisión el radio de las partículas de nubes).
En una nube con una gran dispersión de partículas de tamaño, los círculos de color se superpondrán entre sí y la iridiscencia desaparecerá. En nubes ópticamente densas, aumenta el efecto asociado con la dispersión múltiple, que también es "fatal" para el efecto de iridiscencia. Por lo tanto, las nubes ópticamente delgadas (o partes de nubes) con una distribución monodispersa de partículas de nubes en tamaño y forma son ideales para la iridiscencia. Cuanto mayor sea la uniformidad de las partículas de las nubes, más brillantes serán los colores de la nube del arco iris. Y es más alto en gotas de agua. Y son mucho más exitosos en tamaño que sus contrapartes de hielo.
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Para la formación de nubes arco iris, el tamaño de las partículas de las nubes debe ser de 5 a 50 veces la longitud de onda de la luz, es decir, de 3,5 a 35 µm para el rojo y de 2 a 20 µm para el azul. Las observaciones muestran que las nubes arcoíris más brillantes se observan en nubes con un tamaño de partícula de aproximadamente 10 micrones o menos. Y según las últimas observaciones satelitales [8], el tamaño más común de los cristales de hielo en las nubes es de aproximadamente 30–40 µm, aunque se encuentran cristales de hielo de tamaños más pequeños y más grandes (de 2–3 a 60–65 µm). El rango de variabilidad de las gotas de agua en las nubes es más estrecho: de décimas a 30–40 µm, con los tamaños de gota más comunes en los rangos de 2–3 µm y 10–15 µm. ¡Son estas gotas superenfriadas las que son ideales para la formación de nubes arcoíris! Por cierto, otro dato interesante:fue George Simpson, en su artículo de 1912, basado en observaciones de nubes arco iris, quien primero confirmó (aunque indirectamente) que el agua en las nubes está en un estado sobreenfriada. Las observaciones modernas muestran que hasta una temperatura de aproximadamente -15 ° C, las nubes están compuestas casi en su totalidad por gotas de agua, hasta una temperatura de -40 ° C, tanto gotas de agua como cristales de hielo, y solo a una temperatura más baja el agua está en fase líquida en las nubes casi nunca ocurren. En los trabajos de la primera mitad del siglo XX, se indicó que las nubes arcoíris pueden formarse solo en gotas de agua sobreenfriada, pero en las últimas décadas se descubrió que los cristales de hielo también pueden conducir a la formación de nubes arco iris. Las observaciones modernas muestran que hasta una temperatura de aproximadamente -15 ° C, las nubes están compuestas casi en su totalidad por gotas de agua, hasta una temperatura de -40 ° C, tanto gotas de agua como cristales de hielo, y solo a una temperatura más baja el agua está en fase líquida en las nubes casi nunca ocurren. En los trabajos de la primera mitad del siglo XX, se indicó que las nubes arcoíris pueden formarse solo en gotas de agua sobreenfriada, pero en las últimas décadas se descubrió que los cristales de hielo también pueden conducir a la formación de nubes arco iris. Las observaciones modernas muestran que hasta una temperatura de aproximadamente -15 ° C, las nubes están compuestas casi en su totalidad por gotas de agua, hasta una temperatura de -40 ° C, tanto gotas de agua como cristales de hielo, y solo a una temperatura más baja el agua está en fase líquida en las nubes casi nunca ocurren. En los trabajos de la primera mitad del siglo XX, se indicó que las nubes arcoíris pueden formarse solo en gotas de agua sobreenfriada, pero en las últimas décadas se descubrió que los cristales de hielo también pueden conducir a la formación de nubes arco iris.que las nubes arco iris solo pueden formarse en gotas de agua sobreenfriada, pero en las últimas décadas se ha descubierto que los cristales de hielo también pueden conducir a la formación de nubes arco iris.que las nubes arco iris solo pueden formarse en gotas de agua sobreenfriada, pero en las últimas décadas se ha descubierto que los cristales de hielo también pueden conducir a la formación de nubes arco iris.
Se está estudiando activamente el fenómeno de la iridiscencia de los cirros anormalmente altos y fríos, que consisten en cristales de hielo con una distribución de tamaño casi monodispersa.
Estas nubes están ubicadas cerca de la tropopausa (una capa estrecha de la atmósfera que separa la troposfera y la estratosfera), su temperatura es de aproximadamente –70… –75 ° C, y el tamaño de las partículas de hielo es de solo 2–5 micrones. En uno de los últimos trabajos, los científicos estadounidenses asumieron que estos cristales de hielo se formaron como resultado de la caída de partículas de ácido sulfúrico de la estratosfera, que sirven como una especie de núcleos de condensación para el vapor de agua.
El azufre ingresa a la estratosfera durante las grandes erupciones volcánicas, los volcanes tropicales son especialmente "buenos" para esto. Pueden arrojar azufre a la estratosfera a una altitud de 20-30 km, aquí el azufre se propaga rápidamente por todo el planeta (gracias a la circulación de Brewer-Dobson, que transporta aire en la estratosfera desde los trópicos a las latitudes polares) y comienza a asentarse lentamente en la atmósfera inferior. El proceso de hundimiento puede durar hasta 2-3 años.
Los aerosoles de sulfato en la estratosfera causan varios efectos ópticos, que van desde puestas de sol y amaneceres coloridos hasta los llamados anillos de obispo, un tipo de halo con un centro blanco azulado brillante y un margen marrón rojizo oscuro. La última erupción poderosa fue la explosión del Monte Pinatubo en 1991, el año siguiente estuvo marcado por un verdadero alboroto de fenómenos de luz en la atmósfera.
Entonces, en Holanda, los anillos de Bishop se registraron casi todos los días, los meteorólogos no los vieron solo en días con nubes bajas continuas. Es posible que las nubes arco iris se hayan observado con mayor frecuencia, pero no hay información directa al respecto: a la fecha, no existe una evaluación sistemática de la climatología (distribución espacial, variación anual, cambios interanuales, etc.) de este fenómeno. Entonces, para confirmar la influencia de los volcanes en la formación de nubes arcoíris, al parecer, habrá que esperar a la próxima erupción poderosa. Mientras tanto, puede simplemente disfrutar de las fotos que los afortunados investigadores de fenómenos naturales inusuales comparten con nosotros.
