Come si formano gli arcobaleni

Le proprietà e il comportamento della luce ed il modo in cui interagisce con le gocce d'acqua danno origine a uno degli eventi meteorologici più colorati della natura: l'arcobaleno. La maggior parte delle gocce di pioggia sono sferiche piuttosto che con la tradizionale forma spesso raffigurata, ed è proprio per questo motivo che si creano le condizioni per ammirare un arcobaleno. In riferimento a ciò, ecco una guida dettagliata su come si formano gli arcobaleni.

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La posizione del sole e le gocce di pioggia in relazione alle persone che scrutano il cielo devono essere perfette per formare un arcobaleno; infatti, il sole risulta posizionato in basso dietro al punto d'osservazione e con un angolo inferiore a 42° sopra l'orizzonte. Più vicino al suolo si trova e maggiore sarà l'arco di arcobaleno che lo spettatore vedrà. La dimensione della goccia di pioggia non influisce direttamente sulla geometria di un arcobaleno, ma tuttavia la nebbia tende a disperdere maggiormente l'effetto.

Gli arcobaleni appaiono semicircolari su un terreno pianeggiante all'alba o al tramonto quando il sole è esattamente sull'orizzonte, e la maggior parte delle volte si osserva un segmento più piccolo di un arco. Poiché l'acqua è più densa dell'aria, la luce che passa dall'aria ad una goccia di pioggia con un determinato angolo rallenta e cambia direzione, dando origine ad un processo chiamato rifrazione. La luce solare è costituita da una serie di fasci di molte lunghezze d'onda differenti tra loro che rallentando causano la divisione della luce bianca o la dispersione, creando quindi sfumature blu e viola (più brevi) che attraversano un lieve cambiamento di direzione verso le lunghezze d'onda più lunghe come quella rossa. Se poi gli angoli in cui la luce entra nella gocciolina sono corretti, parte della stessa sarà riflessa dal bordo interno della goccia ed uscirà da essa, subendo nuovamente la rifrazione mentre passa dall'acqua all'aria.

Per visualizzare correttamente un arcobaleno un osservatore che si trova nel posto giusto vedrà la luce solare dispersa e riflessa verso di sè. I diversi colori escono dalle goccioline ad angoli che variano di circa due gradi dal rosso al viola. La luce rossa vista da un osservatore proviene da gocce leggermente più alte nell'atmosfera rispetto a quelle che diffondono luce viola. La mescolanza di questi colori da dunque vita all'arcobaleno, creando immagini suggestive inferiori per bellezza e luminosità solo all'aurora boreale tipica del circolo polare artico. L'occhio umano può tra l'altro cogliere molte sfumature di colori oltre al rosso e al viola, come ad esempio l'arancione, il giallo, il verde ed il blu.