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Articulo de referencia

Arco circunzenital

Un arco circumzenital en Salem, Massachusetts, 27 de octubre de 2012. También son visibles un arco supralateral , un arco de Parry (cavidad solar superior) y un arco tangente su...

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Un arco circumzenital en Salem, Massachusetts, 27 de octubre de 2012. También son visibles un arco supralateral , un arco de Parry (cavidad solar superior) y un arco tangente superior .
De arriba a abajo: un arco circunzenital sobre un halo de 46° , sobre un arco de Parry , sobre un arco tangente , sobre un halo de 22° , sobre el sol real .

El arco circunzenital , también llamado arco circunzenital ( ACZ ), arcoíris invertido y arco de Bravais , [ 1 ] es un fenómeno óptico de apariencia similar a un arcoíris , pero perteneciente a la familia de los halos que surgen de la refracción de la luz solar a través de cristales de hielo , generalmente en nubes cirros o cirrostratos , en lugar de gotas de lluvia. El arco se encuentra a una distancia considerable (aproximadamente 46°) por encima del Sol observado y forma como máximo un cuarto de círculo centrado en el cenit . Se le ha llamado "una sonrisa en el cielo", ya que su primera impresión es la de un arcoíris invertido. El ACZ es uno de los miembros más brillantes y coloridos de la familia de los halos . Sus colores, que van del violeta en la parte superior al rojo en la inferior, son más puros que los de un arcoíris porque hay mucha menos superposición en su formación.

La distribución de intensidad a lo largo del arco circunzenital requiere considerar varios efectos: amplitudes de reflexión y transmisión de Fresnel, atenuación atmosférica , dispersión cromática (es decir, el ancho del arco), dispersión angular azimutal (agrupamiento de rayos) y restricciones geométricas. [ 2 ] [ 3 ] En efecto, el CZA es más brillante cuando el Sol se observa a unos 20°.

Contrariamente a la creencia popular, el CZA no es un fenómeno raro, pero suele pasar desapercibido, ya que ocurre a gran altura. Vale la pena observarlo cuando se ven parhelios , puesto que el mismo tipo de cristales de hielo que los causan son los responsables del CZA. [ 4 ]

Formación

Un arco circumzenital. Visto en Mount Vernon, Washington.  10 de junio de 2024

El CZA es causado por cristales de hielo que forman prismas hexagonales en forma de placa, en orientación horizontal. La luz que forma el CZA entra en un cristal de hielo a través de su cara superior plana y sale por una cara lateral del prisma. La refracción de la luz solar casi paralela a través de lo que es esencialmente un prisma de 90 grados explica la amplia separación de colores y la pureza del color. El CZA solo puede formarse cuando el sol está a una altitud inferior a 32,2°. [ 5 ] El CZA es más brillante cuando el sol está a 22° sobre el horizonte, lo que hace que la luz solar entre y salga de los cristales con el ángulo de desviación mínimo; entonces también tiene un radio de aproximadamente 22° y un ancho de 1,5°. [ 6 ] El radio del CZA varía entre 32,2° y 0°, disminuyendo a medida que aumenta la altitud solar. Se observa mejor con altitudes solares de aproximadamente 15°-25°; hacia cualquiera de los extremos, es prácticamente imperceptible. Cuando el Sol se observa por encima de los 32,2°, la luz sale de los cristales por la cara inferior, lo que contribuye al círculo parhélico casi incoloro .

Debido a que el fenómeno también requiere que los cristales de hielo tengan una orientación común, ocurre solo en ausencia de turbulencia y cuando no hay una corriente ascendente o descendente significativa . [ 7 ]

Arco circunzenital lunar

Al igual que todos los halos, el CZA puede ser causado por la luz de la Luna, así como por la del Sol: la primera se denomina arco circunzenital lunar . [ 8 ] Su aparición es más rara que la del CZA solar, ya que requiere que la Luna sea suficientemente brillante, lo que normalmente solo ocurre alrededor de la luna llena .

Arco circunzenital artificial

Experimento de demostración de refracción análoga para el arco circunzenital. [ 3 ] Aquí, se le etiqueta erróneamente como un arco iris artificial en el libro de Gilbert [ 9 ]

Un experimento con un vaso de agua (conocido al menos desde 1920, [ 9 ] cf. imagen de la derecha [ 10 ] [ 11 ] ) puede utilizarse para crear un arco circunzenital artificial. Iluminar la interfaz aire-agua superior de un vaso cilíndrico casi completamente lleno de agua con un ángulo poco profundo refractará la luz en el agua. El vaso debe estar situado en el borde de una mesa. La segunda refracción en la cara lateral del cilindro es entonces una refracción de rayos oblicuos. La refracción global resulta ser equivalente a la refracción a través de un cristal de placa hexagonal vertical cuando se tiene en cuenta el promedio rotacional. Entonces aparecerá un colorido arco circunzenital artificial proyectado en el suelo. [ 3 ] Otros halos artificiales pueden crearse por medios similares.

Véase también

Referencias

  1. ^ "Mémoire sur les halos et les phénomènes optiques qui les accompagnent", J. de l'École Royale Polytechnique 31(18), 1-270, A. Bravais, 1847
  2. ↑ "Análisis de frecuencia del arco circunzenital: evidencia de la oscilación de placas de cristales de hielo en la atmósfera superior," J. Opt. Soc. Am. 69(8), 1119–1122 (1979)
  3. 1 2 3 "Arcos circunzenitales y circunhorizontales artificiales", M. Selmke y S. Selmke, American Journal of Physics (Am. J. Phys.) Vol. 85(8), págs. 575-581 enlace
  4. ↑ "Arco circumzenital" . www.atoptics.co.uk . 16 de septiembre de 2023.
  5. ↑ "CZA - Efecto de la altitud solar" . www.atoptics.co.uk . 16 de septiembre de 2023.
  6. ↑ "Halos de hielo: física del arco circumzenital" . iapetus.jb.man.ac.uk .
  7. ↑ Stokel-Walker, Chris (18 de enero de 2016). "¿Quién, qué, por qué?: ¿Qué tan comunes son los arcoíris al revés?" . BBC News Online . Consultado el 18 de enero de 2016 .
  8. ↑ "OPOD - Arco Circumzenital Lunar" . www.atoptics.co.uk . 16 de septiembre de 2023.
  9. 1 2 Experimentos de luz de Gilbert para niños - (1920), pág. 98, enlace al experimento n.° 94
  10. ↑ Educación práctica, vol. 1, Maria Edgeworth y Richard Lovell Edgeworth, 1798, Londres, págs. 55-56 ( identificado erróneamente como un arcoíris): «S-, un niño pequeño de nueve años, estaba de pie sin ningún libro en la mano, ocioso y entretenido, mirando lo que él llamaba un arcoíris en el suelo: [...] El sol brillaba intensamente a través de la ventana; [...] Finalmente, descubrió que al mover el vaso de agua del lugar donde estaba, su arcoíris desapareció. [...] Inmediatamente observó que era el agua y el vaso juntos los que formaban el arcoíris. [...]»
  11. ↑ Leonardo Da Vinci, Dibujos anatómicos en Windsor, folio 118r, ca. 1508 enlace
  • David K. Lynch y William Livingston. Color y luz en la naturaleza. 2ª ed., edición de 2004.
  • Les Cowley. "Arco circumzenital" . Óptica atmosférica . Consultado el 23 de abril de 2007 .
  • Les Cowley. "CZA - Efecto de la altitud solar" . Óptica Atmosférica . Consultado el 23 de abril de 2007 .
  • Óptica atmosférica - Acerca de las CZA
  • Óptica atmosférica - Galería de arcos circumzenitales
  • Arco circumzenital sobre Roma, Italia
  • Vídeo timelapse de un arco circunzenital débil
  • Física del arco circumzenital
  • Arco circumzenital sobre Frisco, Texas | 23/01/2011 | Proyecto Nubes 365 - Año 2
  • El experto en óptica atmosférica de Spaceweather.com, Les Cowley, creó un diagrama que etiqueta los halos.
  • Imágenes de arcos Parry artificiales circumzenitales, circumhorizontales y de cavidad solar.
  • Servicio meteorológico de aviación italiano