Para Além do Arco-Íris

A aparência do arco-íris é causada pela dispersão da luz do sol que sofre refracção pelas (aproximadamente esféricas) gotas de chuva.

A luz sofre uma refracção inicial quando penetra na superfície da gota de chuva, dentro da gota ela é refletida e finalmente volta a sofrer refracção ao sair da gota. O efeito final é que a luz que entra é refletida numa grande variedade de ângulos, com a luz mais intensa a um ângulo de cerca de 40°–42°, independente do tamanho da gota. Desde que a água das gotas de chuva seja dispersiva, a grau que a luz solar retorna depende do comprimento de onda e da frequência, principalmente. A luz azul retorna num ângulo maior que a luz vermelha, mas devido à reflexão interna total da luz na gota de chuva, a luz vermelha aparece mais alta no céu, e forma a cor mais externa do arco-íris.

O arco-íris é uma ilusão de óptica cuja posição aparente depende da posição do observador. Todas as gotas de chuva refractam e reflectem a luz do sol da mesma forma, mas somente a luz de algumas delas chega até o olho do observador. Estas gotas são percebidas como o arco-íris para aquele observador. Sua posição é sempre na direcção oposta do sol com relação ao observador, e o interior é uma imagem aumentada do sol, que aparece ligeiramente menos brilhante que o exterior. O arco é centralizado com a sombra do observador, aparecendo num ângulo de aproximadamente 40°–42° com a linha entre a cabeça do observador e sua sombra (isto significa que se o sol está mais alto que 42° o arco-íris está abaixo do horizonte e o arco-íris não pode ser visto a menos que o observador esteja no topo de uma montanha noutro lugar de altura similar). Similarmente é difícil fotografar o arco completo, o que requer um ângulo de visão de 84°.

Podemos ver arco-íris de diferentes tamanhos porque, para estimar a sua largura, o nosso cérebro só tem como informação a dimensão do ângulo de visão que lhe corresponde. Se perto da imagem dele existirem objectos longínquos, como montanhas, o arco-íris parecerá maior. Se o arco-íris estiver perto de objectos menos distantes, parecerá menor. É fundamentalmente a mesma ilusão que faz com que a Lua, o Sol ou as constelações pareçam maiores quando estão perto do horizonte.

Algumas vezes, um segundo arco-íris mais fraco é visto fora do arco-íris principal, ele é devido a uma dupla reflexão da luz do sol nas gotas de chuva, e aparece em um ângulo de 50°–53°. Devido à reflexão extra, as cores do arco são invertidas quando comparadas com o arco-íris principal, com o azul no lado externo e o vermelho no interno. De um aeroplano é possível ter a oportunidade de ver o círculo completo do arco-íris, com a sombra do avião ao centro.

Aqui está um exemplo desta dupla reflexão… fim de tarde na Madeira, depois de alguma chuva!