Perché ognuno vede l'arcobaleno in modo diverso? La risposta è nascosta nel percorso della luce nella goccia

Quando la pioggia cessa e il Sole esce tra le nuvole, l'arcobaleno che appare nel cielo può sembrare uno spettacolo comune per chiunque guardi nella stessa direzione. Tuttavia, fisicamente la situazione è più complessa: persino due persone che stanno l'una accanto all'altra non vedono lo stesso arcobaleno.

Il motivo è che l'arcobaleno non è un oggetto concreto sospeso nel cielo. L'arcobaleno è un pattern ottico creato dal percorso che la luce solare compie all'interno di milioni di gocce di pioggia, in base alla posizione dell'osservatore. Il punto in cui si trovano i vostri occhi determina da quali gocce e con quale angolazione la luce vi raggiunge.

IL VIAGGIO DELLA LUCE NELLA GOCCIA

Per poter vedere un arcobaleno, devono verificarsi contemporaneamente le condizioni fondamentali: il Sole deve essere alle vostre spalle, le gocce di pioggia davanti a voi e la luce solare deve poter raggiungere la pioggia senza essere interrotta dalle nuvole. Quando queste condizioni sono soddisfatte, la luce rallenta e cambia direzione mentre entra nella goccia di pioggia. In fisica, questo fenomeno è chiamato rifrazione.

La luce bianca non è monocromatica; è composta da diverse lunghezze d'onda. Quando la luce entra nella goccia, queste lunghezze d'onda si piegano in misura diversa e i colori si separano. Successivamente, i raggi si riflettono internamente sulla superficie posteriore della goccia e si rifrangono ancora una volta mentre escono dal bordo anteriore.

Il ricercatore di arcobaleni Philip Laven descrive questo processo come "un pattern formato dalla riflessione e dalla rifrazione della luce solare attraverso milioni di gocce di pioggia nel cielo". La luce rossa esce dalla goccia con un angolo di circa 42 gradi, mentre la luce vicina al blu e al viola esce con un angolo di circa 40 gradi.

Questa piccola differenza angolare determina l'ordine dei colori nell'arcobaleno. Mentre alcune gocce nella parte più alta del cielo inviano la luce rossa verso i vostri occhi, le gocce più in basso vi trasmettono la luce blu e viola. Ecco perché sul bordo esterno dell'arcobaleno principale si vedono solitamente toni rossi, mentre sul bordo interno si notano tonalità blu e viola.

L'ARCOBALENO DI OGNI OSSERVATORE È UNICO

Anche se la persona accanto a voi guardasse l'arcobaleno nello stesso momento, la luce che raggiunge i suoi occhi proverrebbe da gocce di pioggia diverse. Quando il vostro amico si sposta di pochi passi a destra o a sinistra, o anche solo se la sua altezza è leggermente diversa dalla vostra, la direzione da cui la luce raggiunge i suoi occhi cambia. Per qualcuno che passa nello stesso punto in un secondo momento, le condizioni non sono più esattamente le stesse a causa del movimento della Terra rispetto al Sole.

L'arcobaleno, in realtà, è più un cerchio che si forma attorno al "punto antisolare", dove si trova l'ombra della testa dell'osservatore, piuttosto che un semplice arco. Visto da terra, poiché la parte inferiore di questo cerchio rimane spesso sotto l'orizzonte, è visibile solo la sezione a forma di arco. Se osservato da un punto elevato, come un aereo, a volte è possibile distinguere l'arcobaleno come un cerchio completo.

Anche la posizione del Sole è uno dei fattori principali che determinano l'immagine. Se il Sole è vicino all'orizzonte, è possibile vedere una parte maggiore dell'arcobaleno. Quando il Sole sale a più di 42 gradi sopra l'orizzonte, anche il punto più alto dell'arco può rimanere sotto il livello del suolo. Per questo motivo, gli arcobaleni sono notati più raramente a mezzogiorno.

A volte, oltre all'arcobaleno principale, si forma un secondo arco più tenue. Secondo il fisico Ping Wah Li dell'Università Cinese di Hong Kong, l'arcobaleno secondario può essere visto se il cielo tra l'osservatore e l'arcobaleno è sufficientemente limpido. Questo secondo arco emerge a seguito della doppia riflessione della luce all'interno della goccia di pioggia.

Nell'arcobaleno secondario, l'ordine dei colori è invertito: il rosso si trova sul lato interno, il viola su quello esterno. Tuttavia, poiché la luce compie un percorso più lungo all'interno della goccia e si attenua maggiormente, questo secondo arco appare più tenue rispetto all'arcobaleno principale.

Anche riguardo alla "dimensione" dell'arcobaleno può entrare in gioco un'illusione ottica. Secondo il meteorologo Raymond Lee dell'Accademia Navale degli Stati Uniti, l'arcobaleno non ha una dimensione lineare, perché non è un oggetto. Ciò che lo definisce è la sua dimensione angolare. Il raggio dell'arcobaleno principale è di circa 42 gradi, mentre il diametro è di circa 84 gradi. Sebbene un arcobaleno che si innalza sopra una montagna in lontananza possa sembrare più grande, il più delle volte si tratta di un'interpretazione che il cervello compie osservando gli oggetti circostanti.

Fonte della notizia: 12punto