Os arco-íris são fenômenos naturais que encantam pessoas em todo o mundo. Após uma chuva, quando o sol aparece, é comum vermos esse espetáculo de cores no céu. Mas por que eles sempre têm a forma de um arco e não de outra figura? A resposta está na maneira como a luz interage com as gotas de água na atmosfera.
A decomposição da luz solar
A luz do sol parece branca aos nossos olhos, mas, na verdade, é composta por um espectro de várias cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Isso pode ser observado quando a luz passa por um prisma de vidro e se divide em todas essas cores. Esse processo é chamado de dispersão.
A interação da luz com as gotas de água
Após uma chuva, o ar fica cheio de pequenas gotas de água suspensas. Quando a luz solar entra em contato com essas gotas, ela sofre refração, que é a mudança de direção ao passar de um meio para outro (do ar para a água, neste caso). Dentro da gota, a luz se dispersa nas diferentes cores e é refletida na parte interna da gota. Em seguida, ao sair da gota, a luz sofre uma segunda refração.
O ângulo da visão e a formação do arco
A luz que sai das gotas de água é desviada em ângulos específicos. Para o arco-íris primário, que é o mais brilhante e comum, o desvio máximo acontece em um ângulo de cerca de 42 graus em relação à direção original da luz solar. Isso significa que só vemos a luz dispersa quando olhamos em um ângulo de aproximadamente 42 graus em relação à linha que vai do sol até as gotas.
A geometria do arco-íris
Como o sol é uma fonte de luz praticamente infinita e as gotas de água estão espalhadas por toda a atmosfera, os ângulos em que a luz é refratada e refletida formam um cone com o vértice nos olhos do observador e a base voltada para as gotas de água. A intersecção desse cone com a superfície esférica do céu resulta em um arco circular. Por isso, todos os observadores veem o arco-íris em uma posição pessoal e ligeiramente diferente, embora pareça o mesmo para todos.
Por que não vemos um círculo completo?
Em teoria, o arco-íris é um círculo completo. No entanto, o solo bloqueia a parte inferior, impedindo que observemos o círculo inteiro a partir do chão. Em ocasiões especiais, como quando estamos em um avião ou no alto de uma montanha, é possível ver o arco-íris completo em forma de círculo.
Conclusão
Os arco-íris têm forma de arco devido à maneira como a luz solar é refratada, refletida e dispersada nas gotas de água suspensas na atmosfera, em combinação com a geometria dos ângulos de visão. Esse fenômeno óptico é resultado das leis da física que regem a luz e oferece um espetáculo natural que nos lembra da beleza e complexidade do mundo que nos cerca.
