Sole e pioggia: una ricetta per gli arcobaleni

Sia che tu creda che siano un segno della promessa di Dio, o che ci sia una pentola d'oro che ti aspetta alla loro fine, gli arcobaleni sono uno degli spettacoli più felici della natura.

Perché vediamo così raramente arcobaleni? E perché sono qui un minuto e poi se ne sono andati? Fare clic su per esplorare le risposte a queste e ad altre domande relative all'arcobaleno.

Cos'è un arcobaleno?

Il nostro nuovo giorno / Wikimedia Commons

Hai mai notato come i colori di un arcobaleno (dal bordo esterno all'interno) siano sempre rossi, arancioni, gialli, verdi, blu, indaco, viola?

Per scoprire perché questo è, consideriamo le gocce di pioggia a due livelli, uno sopra l'altro. In un diagramma precedente, vediamo che la luce rossa si rifrange dalla goccia d'acqua ad angoli più ripidi rispetto al suolo. Quindi, quando si guarda da un angolo ripido, la luce rossa delle gocce più alte viaggia con l'angolazione corretta per incontrare i propri occhi. (Le altre lunghezze d'onda del colore escono da queste gocce ad angoli più bassi e quindi passano sopra la testa.) Questo è il motivo per cui il rosso appare nella parte superiore di un arcobaleno. Consideriamo ora le gocce di pioggia più basse. Quando si guarda ad angoli più bassi, tutte le goccioline all'interno di questa linea di vista dirigono la luce viola all'occhio, mentre la luce rossa è diretta fuori dalla visione periferica e verso il basso ai propri piedi. Questo è il motivo per cui il colore viola appare nella parte inferiore dell'arcobaleno. Le gocce di pioggia tra questi due livelli fanno rimbalzare diversi colori di luce (in ordine dalla lunghezza d'onda successiva più lunga a quella più corta, dall'alto verso il basso) in modo che un osservatore veda lo spettro completo dei colori.

Gli arcobaleni sono davvero a forma di fiocco?

Horst Neumann/The Image Bank/Getty Images

Ora sappiamo come si formano gli arcobaleni, ma che ne dici di dove prendono la forma dell'arco?

Poiché le gocce di pioggia hanno una forma relativamente circolare, anche il riflesso che creano è curvo. Che ci crediate o no, un arcobaleno completo è in realtà un cerchio completo, solo che non ne vediamo l'altra metà perché il terreno si intromette.

Più basso è il sole rispetto all'orizzonte, maggiore sarà il cerchio completo che riusciamo a vedere.

Gli aeroplani offrono una visuale completa poiché un osservatore potrebbe guardare sia in alto che in basso per vedere l'arco circolare completo.

Doppio Arcobaleno

Mansi Ltd/The Image Bank/Getty Images

Alcune diapositive fa abbiamo imparato come la luce attraversa un viaggio in tre fasi (rifrazione, riflessione, rifrazione) all'interno di una goccia di pioggia per formare un arcobaleno primario. Ma a volte, la luce colpisce la parte posteriore di una goccia di pioggia due volte invece di una sola. Questa luce 'riflessa' esce dalla goccia con un angolo diverso (50° invece di 42°) risultando in un arcobaleno secondario che appare sopra l'arco primario.

Poiché la luce subisce due riflessi all'interno della goccia di pioggia e meno raggi attraversano i 4 passaggi, la sua intensità viene ridotta di quel secondo riflesso e, di conseguenza, i suoi colori non sono così brillanti. Un'altra differenza tra arcobaleni singoli e doppi è che la combinazione di colori per i doppi arcobaleni è invertita. (I suoi colori diventano viola, indaco, blu, verde, giallo, arancione, rosso.) Questo perché la luce viola delle gocce di pioggia più alte entra negli occhi, mentre la luce rossa della stessa goccia passa sopra la testa. Allo stesso tempo, la luce rossa delle gocce di pioggia inferiori entra negli occhi e la luce rossa di queste gocce è diretta ai propri piedi e non si vede.

E quella banda oscura tra i due archi? È il risultato di diversi angoli di riflessione della luce attraverso le goccioline d'acqua. ( meteorologi chiamalo La banda oscura di Alessandro .)

Tripli arcobaleni

Mark Newman/Lonely Planet Images/Getty Images

Nella primavera del 2015, i social media si sono illuminati quando un residente di Glen Cove, NY, ha condiviso una foto mobile di quello che sembrava essere un quadruplo arcobaleno.

Sebbene possibile in teoria, gli arcobaleni tripli e quadrupli sono estremamente rari. Non solo richiederebbe più riflessioni all'interno della goccia di pioggia, ma ogni iterazione produrrebbe un arco più debole, il che renderebbe gli arcobaleni terziari e quaternari piuttosto difficili da vedere.

Quando si formano, i tripli arcobaleni sono tipicamente visti contro l'interno dell'arco primario (come si vede nella foto sopra), o come un piccolo arco di collegamento tra il primario e il secondario.

Arcobaleni non nel cielo

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Gli arcobaleni non si vedono solo nel cielo . Un irrigatore d'acqua nel cortile. Nebbia alla base di una cascata scrosciante. Questi sono tutti modi per individuare un arcobaleno. Finché c'è luce solare intensa, goccioline d'acqua in sospensione e sei posizionato con l'angolo di visione corretto, è possibile che un arcobaleno sia in vista!

È anche possibile creare un arcobaleno senza che coinvolgono l'acqua. Tenere un prisma di cristallo su una finestra soleggiata è uno di questi esempi.

Risorse

• SciJink della NASA. Quali sono le cause di un arcobaleno? Accesso 20 giugno 2015.
• NOAA National Weather Service Flagstaff, AZ. Come si formano gli arcobaleni? Accesso 20 giugno 2015.
• Il Dipartimento di Scienze dell'Atmosfera dell'Università dell'Illinois WW2010. Arcobaleni secondari . Accesso 21 giugno 2015.