Come si forma un arcobaleno e perché a volte se ne vedono due?

Il rovescio si allontana, torna il sole e dalla parte opposta del cielo compare un arco colorato. Un arcobaleno si forma quando la luce solare viene rifratta entrando nelle gocce d’acqua, riflessa al loro interno e nuovamente rifratta all’uscita. I diversi colori vengono deviati in modo diverso. Per vederlo, quindi, conta la tua posizione oltre alla presenza della pioggia.

La regola più utile è semplice: Sole alle spalle, gocce illuminate davanti a te. È anche il punto di partenza per capire perché non si può raggiungere la fine di un arcobaleno.

Che cosa succede alla luce nella goccia?

La luce del Sole contiene uno spettro continuo di colori visibili. Passando dall’aria all’acqua cambia velocità. Se attraversa la superficie obliquamente, cambia anche direzione: è la rifrazione. La deviazione dipende dalla lunghezza d’onda, perciò la luce si separa nei diversi colori: è la dispersione.

Nell’arcobaleno primario, una parte della luce segue questo percorso:

1. Entra nella goccia e viene rifratta.
2. Si riflette una volta sulla superficie interna opposta.
3. Esce dalla goccia e viene rifratta di nuovo.

Molte gocce inviano così luce verso i tuoi occhi. Non contribuiscono tutte con lo stesso colore nella direzione in cui guardi. Sono decisivi gli angoli tra luce solare, gocce e occhio (Met Office).

Qual è l’ordine dei colori?

L’arcobaleno primario ha il rosso all’esterno e il violetto all’interno. Arancione, giallo, verde e blu sfumano tra questi estremi. La tradizionale divisione in sette colori aiuta a ricordarli, ma lo spettro non è composto da sette strisce con confini netti.

Il bordo rosso esterno si trova a circa 42 gradi dal punto antisolare, quello violetto interno a circa 40 gradi. Il punto antisolare è la direzione esattamente opposta al Sole rispetto a chi osserva. Questi valori indicano un raggio angolare attorno a quel punto, non una distanza dalla pioggia né un’altezza fissa sull’orizzonte (servizio meteorologico tedesco, DWD).

Perché l’arcobaleno è curvo?

Le direzioni alla stessa distanza angolare dal punto antisolare disegnano un cerchio. Gocce illuminate presenti in quelle direzioni possono renderne visibili alcune parti. Dal suolo vediamo solitamente solo la porzione sopra l’orizzonte; il terreno e le zone prive di gocce nascondono o interrompono il resto.

Più il Sole sale, più il suo punto opposto scende sotto l’orizzonte e più l’arco appare basso. Per la sommità del bordo rosso, con un orizzonte libero e orizzontale, vale questa approssimazione:

Altezza dell’arco ≈ 42° meno l’altezza del Sole.

Con il Sole a 10°, la sommità è a circa 32° sopra l’orizzonte. Con il Sole a 35°, rimangono circa 7°. È un’indicazione geometrica, non una previsione di visibilità. Da un aereo o da un punto elevato, con gocce adatte anche più in basso, a volte è possibile vedere il cerchio completo.

Il cerchio dipende dal tuo punto di osservazione. Una presunta «fine» che sembra toccare un prato non è dunque un luogo fisso: spostandoti, cambi anche la geometria.

Da dove viene il secondo arcobaleno?

A volte, all’esterno dell’arco luminoso, compare un secondo arco più grande e debole. Nell’arcobaleno secondario la luce si riflette due volte all’interno delle gocce. Il suo raggio angolare è maggiore e l’ordine dei colori è invertito: rosso all’interno, violetto all’esterno. Non è il riflesso del primo arco su un’altra nuvola (Met Office).

Tra i due archi il cielo appare spesso più scuro. In quelle direzioni arriva verso l’osservatore meno luce dell’arcobaleno proveniente da questi due percorsi. È la banda scura di Alessandro, non una regione completamente senza luce. All’interno dell’arco primario il cielo sembra invece spesso un po’ più chiaro.

Una semplice routine di osservazione

Quando il sole illumina un rovescio:

1. Mettiti con il Sole alle spalle e guarda verso la cortina di pioggia. Non è necessario che piova dove ti trovi.
2. Segui il rosso esterno dell’arco principale, poi cerca più all’esterno un arco debole con i colori invertiti.
3. Annota l’ora, la direzione dello sguardo e l’altezza della sommità. In un’altra occasione, confronta come un Sole più basso permetta un arco più alto.

Una fotografia mostra soltanto una prospettiva. Sole e pioggia non bastano se le gocce non occupano la direzione giusta per chi guarda.

Inquadrare il luogo nel paesaggio

Con LiveGlobe 3D puoi ruotare il globo, usare lo zoom e cercare un luogo tramite la lente inserendo almeno due caratteri. La ricerca dipende dalla rete e da servizi esterni. Usa il globo per collocare il luogo di osservazione nel paesaggio circostante; la direzione effettiva del Sole e la cortina di pioggia si osservano sul posto.

Per approfondire un altro fenomeno di colore, leggi perché il cielo è blu e i tramonti sono spesso rossi. Al prossimo arcobaleno, parti da un dettaglio: il rosso è all’esterno o all’interno dell’arco che stai osservando?