Un arcobaleno sembra un oggetto lontano, ma è un fenomeno ottico definito dalla luce, dalle gocce d’acqua e dalla posizione dell’osservatore. Due persone separate non vedono quindi esattamente lo stesso arco, anche davanti allo stesso rovescio.
Che cosa accade nella goccia
La luce solare cambia direzione passando dall’aria all’acqua: è la rifrazione. Una parte si riflette sulla parete posteriore della goccia e, uscendo, si rifrange di nuovo. Le diverse lunghezze d’onda vengono deviate in misura leggermente diversa e la luce bianca si separa in uno spettro continuo.
Milioni di gocce inviano luce in molte direzioni, ma l’occhio ne riceve una forte concentrazione solo da angoli specifici. Nell’arco primario arriva intorno a 42 gradi dal punto antisolare, opposto al Sole. In pratica: Sole alle spalle e pioggia illuminata davanti.
Perché il rosso è fuori e il violetto dentro
Nell’arco principale il rosso viene deviato meno e occupa il bordo esterno; il violetto viene deviato di più e si trova all’interno. I colori non sono strisce nettamente separate: lo spettro è continuo.
L’arcobaleno è un cerchio
La geometria produce un cono di luce con l’occhio al vertice. L’arcobaleno è la circonferenza dove il cono incontra le gocce. Da terra, orizzonte e terreno nascondono la parte inferiore e vediamo un arco. Da un aereo, una montagna o un edificio alto, con gocce anche sotto l’osservatore, si può vedere una porzione maggiore o persino il cerchio completo.
Il centro si trova nel punto opposto al Sole. Quando il Sole è alto, tale punto è molto sotto l’orizzonte e l’arco visibile è piccolo o assente. Con il Sole basso, l’arco sale nel cielo.
Come nasce il doppio arcobaleno
L’arco secondario si forma quando la luce compie due riflessioni interne anziché una. La riflessione aggiuntiva riduce l’intensità, quindi il secondo arco è più debole e più esterno. I colori sono invertiti: rosso all’interno e violetto all’esterno.
Fra i due archi il cielo può apparire più scuro. È la banda di Alessandro: a quegli angoli meno luce viene diretta verso l’osservatore; non è una nube particolare.
Condizioni favorevoli
- Il Sole deve illuminare l’osservatore da dietro.
- Davanti devono esserci pioggia, pioviggine, nebulizzazione o spruzzi.
- Un Sole basso produce un arco più alto e completo.
- Nubi scure sullo sfondo aumentano il contrasto ma non creano il fenomeno.
- Gocce grandi danno spesso colori vivaci; gocce piccole li sovrappongono.
Si può raggiungere la fine?
No. L’arco non ha una posizione geografica fissa. Se l’osservatore si sposta, cambia l’insieme di gocce che invia luce ai suoi occhi e l’arco sembra seguirlo. Anche una fotocamera vicina registra un arcobaleno leggermente diverso perché occupa un altro punto.
Arcobaleno di nebbia e lunare
Le minuscole gocce della nebbia possono produrre un arco ampio e biancastro perché i colori si sovrappongono. Anche la luce intensa della Luna può generare un arco lunare. A occhio nudo sembra spesso bianco per la scarsa percezione cromatica al buio, mentre una lunga esposizione fotografica può mostrare i colori.
L’Organizzazione meteorologica mondiale include gli arcobaleni fra le fotometeore nel suo Atlante internazionale delle nubi. Per osservarne uno basta ricordare la geometria: Sole dietro, gocce illuminate davanti.