Arco-íris

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Nota: Se procura o município paulista, consulte Arco-Íris.

O início de um arco-íris, onde, em crenças populares, estariam escondidos diversos tesouros

Um arco-íris é um fenômeno óptico e meteorológico que separa a luz do sol em seu espectro (aproximadamente) contínuo quando o sol brilha sobre gotas de chuva. Ele é um arco multicolorido com o vermelho no seu exterior e o violeta em seu interior; a seqüência completa é vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil (ou indigo) e violeta. Veja também o artigo sobre as cores para informações sobre o espectro de cores do arco-íris.

Para ajudar a lembrar a sequência de cores do arco-íris, usa-se a mnemónica: «Vermelho lá vai violeta», em que l,a,v,a,i representam a sequência laranja, amarelo, verde, azul, indigo.

O efeito do arco-íris pode ser observado sempre que existir gotas de água no ar e a luz do sol estiver brilhando acima do observador em uma baixa altitude ou ângulo. O mais espetacular arco-íris aparece quando metade do céu ainda está escuro com nuvens de chuva e o observador está em um local com céu claro. Outro local comum para vermos o arco-íris é perto de cachoeiras.

[editar] Física dos 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 reflectida (reflexão interna total), e finalmente volta o sofrer refracção ao sair da gota. O efeito final é que a luz que entra é refletida em uma 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 é dispersiva, a grau que a luz solar retorna depende do comprimento de onda e da frequencia, principalmente. A luz azul retorna em um ângulo maior que a luz vermelha, mas devido a 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.

raios de luz entram de uma direção (tipicamente uma linha fina do sol até a gota de chuva), reflete no interior da gota, e sai da mesma. A luz deixando o arco-íris é espalhada em um grande ângulo, com a intensidade máxima de cerca de 40°–42°

A luz branca se separa em diferentes cores (comprimentos de onda) ao entrar numa gota de chuva, como a luz vermelha sendo refratada por um ângulo menor que a luz azul. Ao sair da gota de chuva, os raios vermelhos são retornados por um ângulo menor que os raios azuis, produzindo o arco-íris.

O arco-íris não existe realmente como em um local do céu, mas é uma ilusão de óptica cuja posição aparente depende da posição do observador. Todas as gotas de chuva refratam e refletem 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 direção 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 em um 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 ou em outro lugar de altura similar. Similarmente é difícil de fotografar o arco completo, o que requer um ângulo de visão de 84°. Para uma câmera de 35 mm, uma lente com foco de 19 mm ou menos é necessária, entretanto a maioria dos fotógrafos têm lentes de 28 mm.

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 ânculo 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.

Alguns raios de luz podem refletir duas vezes dentro da gota de chuva antes de sair. Quando a luz incidente é muito brilhante isto pode ser visto como um arco-íris secundário, brilhando a 50°–53°.

Um duplo arco-íris apresenta as cores invertidas no arco secundário.

Um triplo arco-íris é ainda mais raro de se ver. Uns poucos observadores já relataram a visão de quatro arcos, quando o arco mais externo tem uma aparência pulsante e vibrante.

A primeira explicação teórica precisa do arco-íris foi feita por Descartes em 1637. Sabendo que o tamanho das gotas de chuva não pareciam afetar o arco-íris observado, ele fez uma experiência incidindo raios de luz através de uma grande esfera de vidro cheia d'água. Ao medir os ângulos que os raios emergiam, ele concluiu que o primeiro arco era causado por uma única reflexão interna dentro da gota de chuva e que o segundo arco podia ser causado por duas reflexões internas. Ele foi capaz de chegar aos seus resultados a partir da lei de refração (subseqüentemente, mas independente de Snell) e calculou corretamente os ângulos de ambos os arcos. Entretanto, ele não foi capaz de explicar as cores.

Isaac Newton foi o primeiro a demonstrar que a luz branca era composta da luz de todas as cores do arco-íris; com um prisma de vidro, pôde decompor a luz branca no espectro completo de cores e, com outro, pôde recombinar o feixe de luz em luz branca. Ele também demonstrou que a luz vermelha é refratada menos que a azul o que levou a uma completa explicação do efeito óptico do arco-íris.

Muito bem, vamos falar sobre o arco-íris!

[editar] O arco-íris e a literatura

O arco-íris é também utilizado em muitas histórias contemporâneas, como na canção Over the Rainbow e no filme musical O Mágico de Oz.

Um dos poemas de William Wordsworth...

My heart leaps up when I behold

A rainbow in the sky:

So was it when my life began;

So is it now I am a man;

So be it when I shall grow old,

Or let me die!...

Entretanto, a desconstrução Newtoniana do arco-íris provocou o lamento de John Keats....

Do not all charms fly

At the mere touch of cold philosophy?

There was an awful rainbow once in heaven:

We know her woof, her texture; she is given

In the dull catalogue of common things.

Philosophy will clip an Angel’s wings,

Conquer all mysteries by rule and line,

Empty the haunted air, and gnomed mine -

Unweave a rainbow

Em contraste a estes, temos Richard Dawkins falando sobre seu livro Desvendando o Arco-Íris: Ciência, Ilusão e Encantamento ...

Um arco-íris sobre a cidade americana de Honolulu, Havaí, Estados Unidos.

"Meu título vem de Keats, que acreditava que Newton tinha destruído toda a poesia do arco-íris ao reduzí-lo a cores prismáticas. Keats não poderia estar mais errado, e meu desejo é guiar todos que estão tentados a uma visão similar, até a conclusão oposta. Ciência é, ou deveria ser, a inspiração para os grandes poetas."

[editar] Referências

Robert Greenler, Rainbows, Halos, and Glories, (1980) ISBN 0-521-38865-1
David K. Lynch & William Livingston, "Color and Light in Nature", 2nd edition (2001) ISBN 0-521-77504-3
M.G.J. Minnaert, "Light and Color in the Outdoors", 1995 ISBN 0-387-97935-2
M. Minnaert, "The Nature of Light and Color in the Open Air", 1973 ISBN 0-486-20196-1