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.
Gli arcobaleni sono fondamentalmente la luce solare diffusa nel suo spettro di colori che possiamo vedere. Perché un arcobaleno è un fenomeno ottico (per voi appassionati di fantascienza, è un po 'come un ologramma) non è qualcosa che può essere toccato o che esiste in un determinato luogo.
Ti sei mai chiesto da dove viene la parola "arcobaleno"? La parte "pioggia" indica le gocce di pioggia necessarie per produrlo, mentre "arco" si riferisce alla sua forma ad arco.
Gli arcobaleni tendono ad apparire durante una doccia solare (pioggia e sole allo stesso tempo) quindi se hai indovinato il sole e la pioggia sono due ingredienti chiave per realizzare un arcobaleno, hai ragione.
Il processo di creazione dell'arcobaleno inizia quando la luce del sole splende su a goccia di pioggia. Mentre i raggi di luce del sole colpiscono ed entrano in una goccia d'acqua, la loro velocità rallenta un po '(perché l'acqua è più densa dell'aria). Questo fa piegare o "rifrarre" il percorso della luce.
Quindi, quando un raggio di luce entra in una goccia di pioggia e si piega, si separa nelle lunghezze d'onda del colore componente. La luce continua a viaggiare attraverso la goccia fino a quando non rimbalza (si riflette) sul retro della goccia ed esce dalla parte opposta di essa con un angolo di 42 °. Mentre la luce (ancora separata nella sua gamma di colori) esce dalla goccia d'acqua, accelera mentre torna indietro nell'aria meno densa e viene rifratta (una seconda volta) verso il basso verso i propri occhi.
Applica questo processo a un'intera collezione di gocce di pioggia nel cielo e voilá, otterrai un intero arcobaleno.
Hai mai notato come i colori di un arcobaleno (dal bordo esterno verso l'interno) diventano sempre rossi, arancioni, gialli, verdi, blu, indaco, viola?
Per scoprire perché, 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 un angolo ripido, la luce rossa delle gocce più alte viaggia all'angolo corretto per incontrare gli occhi. (Le altre lunghezze d'onda del colore escono da queste gocce con angoli più bassi e quindi passano sopra la testa.) Ecco perché il rosso appare nella parte superiore di un arcobaleno. Ora considera le gocce di pioggia inferiori. Quando si guardano angoli più bassi, tutte le goccioline all'interno di questa linea di vista dirigono la luce viola verso l'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 sul fondo dell'arcobaleno. Le gocce di pioggia tra questi due livelli rimbalzano su diversi colori di luce (in ordine dalla lunghezza d'onda successiva più lunga alla successiva più corta, dall'alto verso il basso) in modo che un osservatore veda lo spettro di colori.
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 vediamo l'altra metà perché il terreno si mette di mezzo.
Alcune diapositive fa abbiamo appreso 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 volta. Questa luce "ri-riflessa" esce dalla goccia con un'angolazione diversa (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 il 4-step, la sua intensità viene ridotta da quel secondo riflesso e, di conseguenza, i suoi colori non sono così luminosi. 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 piedi e non è vista.
Nella primavera del 2015, i social media si sono illuminati quando un residente di Glen Cove, New York, ha condiviso una foto mobile di quello che sembrava essere un arcobaleno quadruplo.
Sebbene sia possibile in teoria, gli arcobaleni tripli e quadrupli sono estremamente rari. Non solo richiederebbe molteplici riflessi all'interno della goccia di pioggia, ma ogni iterazione produrrebbe un arco più debole, il che renderebbe piuttosto difficili da vedere gli arcobaleni terziari e quarternativi.
Quando si formano, gli arcobaleni tripli sono in genere visti contro l'interno dell'arco primario (come si vede nella foto sopra), o come un piccolo arco di collegamento tra primario e secondario.
Gli arcobaleni non sono visibili solo in cielo. Uno spruzzatore d'acqua nel cortile. Nebbia alla base di una cascata di spruzzi. Questi sono tutti modi in cui puoi individuare un arcobaleno. Finché c'è luce solare intensa, goccioline d'acqua sospese e sei posizionato con l'angolo di visione corretto, è possibile che un arcobaleno possa essere alla vista!