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Como se forma um arco-íris?
Um arco-íris é um fenômeno óptico que é causado pela reflexão, refração e dispersão da luz em gotas de chuva, resultando em um espectro multicolorido de luz que aparece no céu.
Quando um raio de luz passa por uma superfície que divide dois espaços de densidades diferentes (o ar na atmosfera e as gotas de chuva), a luz é refratada porque a luz viaja mais lentamente na água do que no ar, isto acontece porque a densidade da água é maior.
A luz do sol penetra na atmosfera. Se encontrar gotas de água suspensas no seu caminho, elas desviam o feixe de luz, fazendo com que ele se refreie e separe as sete cores do espectro visível (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta). Estes raios coloridos refletem (ressalto) de uma das faces dentro da gota e são refratados novamente em sua saída.
Por que vemos grandes extensões de cores? A resposta está no ângulo em que os raios coloridos saem de cada gota.
Cada uma destas cores é desviada pela reflexão em um ângulo diferente de acordo com sua freqüência. Isto significa que apenas um dos raios que saem de cada gota chega aos nossos olhos e vemos apenas uma cor dentro dela, criando assim uma faixa circular onde os múltiplos reflexos de milhões de gotas de água são agrupados, com as cores perfeitamente ordenadas.
Posição perfeita para ver o arco-íris
Como os arco-íris geralmente se formam após a chuva, só podemos vê-los quando estamos no lugar certo e de frente para a direção certa. Para ver um arco-íris, deve haver gotículas de água suspensas na atmosfera, você deve estar de pé com o sol nas costas e acima de você, e o arco-íris aparecerá na sua frente. Quanto mais baixo o sol estiver, mais alto o arco-íris aparecerá.
A forma de um arco-íris é o resultado do índice de refração da água. Isto faz com que a luz do sol se reflita fora das gotas de chuva dentro de uma gama limitada de ângulos. A maior parte da luz é projetada para nós numa faixa angular de 40° para a luz violeta e 42° para a luz vermelha, o que significa que um arco-íris sempre aparece em uma faixa entre 40° e 42°. As gotas abaixo de 40° aparecerão brancas (como a luz do sol). E não veremos luz de gotas em ângulos maiores que 42°.
Como o ângulo de inclinação de 42 graus é medido do olho de cada observador, não há duas pessoas que vejam exatamente o mesmo arco-íris, pois estão vendo a luz refletida de diferentes gotículas de água, a partir de um horizonte diferente. Por exemplo, se você estiver olhando para um arco-íris e outro observador estiver perto do ponto em que para você é uma de suas extremidades, ele verá outro arco-íris, estendendo-se a partir de seu próprio horizonte.
Arco-íris duplos
Arco-íris duplo ou arco-íris secundário ocorrem com menos freqüência. Este fenômeno ocorre quando os raios do sol passam pela parte inferior das gotas de chuva e são causados pela luz refletida duas vezes dentro da gota de chuva. Estes raios deixam a gota de chuva em ângulos maiores, 52°. Portanto, é necessário procurar o arco-íris secundário cerca de 10° acima do arco-íris primário.
O fato de haver dois saltos de luz significa que os raios coloridos se cruzam e deixam a gota d'água na direção oposta, ou seja, com a cor violeta na parte superior e a cor vermelha na parte inferior do arco. Você também notará que sua intensidade é menor que a do arco-íris primário, pois os raios perdem energia nos ressaltos.
O arco-íris é um círculo perfeito, mas o horizonte nos impede de poder ver a esfera inteira, de modo que só vemos metade dela (na forma de um arco). Somente de um ponto de vista muito alto, por exemplo em um avião, é possível ver a forma completa do arco-íris. Os pilotos relatam ver verdadeiros arcos-íris de círculo completo. Seria difícil vê-lo através das janelas dos passageiros, mas os pilotos têm uma visão muito melhor da frente.
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