Perché l'arcobaleno è curvo?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo prima spiegare due concetti: rifrazione e riflessione.

La rifrazione ci dà i colori dell’arcobaleno e il riflesso ci dà la sua forma rotonda.

Rifrazione e colore

Quando sei fuori in una luminosa giornata di sole, può sembrare che la luce del sole sia tutta dello stesso colore. Ma in effetti, la luce solare bianca che vedi è composta da molti colori diversi mescolati insieme.

Ma quali sono i diversi colori della luce? In effetti, la luce è un’onda. Le onde luminose sono disponibili in diverse dimensioni chiamate “lunghezze d’onda“. Ogni colore ha una lunghezza d’onda diversa. Ad esempio, la luce viola ha una lunghezza d’onda molto più corta della luce rossa.

Ogni colore dell'arcobaleno ha una lunghezza d'onda diversa — Ogni colore dell’arcobaleno ha una lunghezza d’onda diversa. Wikimedia Commons

La prossima cosa da sapere è che quando la luce entra nell’acqua ad angolo, cambia direzione. Questo si chiama “rifrazione”. Puoi vederlo ogni volta che guardi in uno stagno. Le increspature sull’acqua fanno sembrare tutto traballante sott’acqua. Questo perché la luce si piega mentre passa tra l’aria e l’acqua. La quantità di curvatura della luce dipende dal suo colore.

Più corta è la lunghezza d’onda del colore, più cambia direzione. Quindi la luce viola cambia direzione più della luce verde. E la luce gialla cambia direzione più della luce rossa.

La rifrazione è il motivo per cui tutti i colori della luce solare finiscono per separarsi quando colpiscono una goccia d’acqua, e siamo quindi in grado di vedere tutti i colori dell’arcobaleno.

Riflessione e forma

Ora possiamo passare al motivo per cui gli arcobaleni hanno una forma rotonda. L’ultima cosa che accade quando la luce del sole colpisce una goccia di pioggia è che parte di quella luce rimbalza indietro o viene “riflessa“.

Quindi, quando vedi un arcobaleno, stai effettivamente vedendo la luce che ha colpito una goccia di pioggia ed è rimbalzata sui tuoi occhi.

È qui che dobbiamo concentrarci su un po’ di matematica. Nelle gocce di pioggia, la luce solare rimbalza indietro, o si riflette, di più ad una certa angolazione -42 gradi.

Finché l'angolo è giusto, la luce verrà riflessa e vedrai un arcobaleno. — Finché l’angolo è giusto, la luce verrà riflessa e vedrai un arcobaleno.

Se attiriamo i raggi di luce solare che si riflettono a 42 gradi nei tuoi occhi, quei raggi iniziano a sembrare come se formassero un arco circolare nel cielo. Quindi il riflesso ti dà la forma dell’arcobaleno, mentre la rifrazione ti dà i colori dell’arcobaleno.

Se sei a terra, l’arcobaleno si ferma quando tocca terra. Se sei abbastanza fortunato da guardare un arcobaleno da un aereo, allora invece di vedere solo una parte del cerchio, potresti essere in grado di vedere un arcobaleno circolare completo.

Gli arcobaleni non sono gli unici spettacoli di luce naturale che si verificano quando la luce solare viene rifratta e riflessa dall’atmosfera terrestre, potresti anche aver sentito parlare delle aurore boreali.