Como se forma um arco-íris e porque aparecem, por vezes, dois?

O aguaceiro afasta-se, o Sol reaparece e um arco colorido ilumina o lado oposto do céu. Um arco-íris forma-se quando a luz solar sofre refração ao entrar nas gotas de água, reflexão no interior e nova refração ao sair. As cores são desviadas de formas diferentes. Por isso, a sua visibilidade depende tanto da chuva como do lugar onde te encontras.

A regra mais útil é simples: Sol nas costas, gotas iluminadas à tua frente. Também ajuda a perceber porque não é possível chegar à extremidade de um arco-íris.

O que acontece à luz dentro da gota?

A luz solar contém um espetro contínuo de cores visíveis. Ao passar do ar para a água, muda de velocidade de propagação. Se atravessar a superfície obliquamente, também muda de direção: é a refração. Como o desvio depende do comprimento de onda, a luz separa-se em cores. Este processo chama-se dispersão.

No arco-íris primário, uma parte da luz segue este percurso:

1. Entra na gota e sofre refração.
2. Reflete-se uma vez na superfície interna do lado oposto.
3. Sai da gota e sofre nova refração.

Muitas gotas enviam assim luz para os teus olhos. Nem todas contribuem com a mesma cor na direção em que olhas. O que conta são os ângulos entre a luz solar, as gotas e o olho (Met Office).

Qual é a ordem das cores?

O arco primário tem vermelho no exterior e violeta no interior. Entre ambos, laranja, amarelo, verde e azul passam gradualmente de uma cor para outra. A divisão tradicional em sete cores é uma ajuda à memória, mas o espetro real não tem sete faixas separadas por fronteiras nítidas.

O limite vermelho exterior fica a cerca de 42 graus do ponto antissolar, enquanto o limite violeta interior fica a cerca de 40 graus. O ponto antissolar é a direção exatamente oposta à do Sol, vista a partir da tua posição. Estes valores são raios angulares em torno desse ponto, não distâncias até à chuva nem alturas fixas acima do horizonte (serviço meteorológico alemão, DWD).

Porque tem uma forma curva?

As direções que fazem o mesmo ângulo com o ponto antissolar desenham um círculo. Quando existem gotas iluminadas nessas direções, partes desse círculo podem tornar-se visíveis. Do solo, vemos habitualmente apenas a porção acima do horizonte. O terreno e a falta de gotas ocultam ou interrompem o restante.

Quanto mais alto está o Sol, mais abaixo do horizonte fica o ponto oposto e mais baixo aparece o arco. Para o topo do limite vermelho, com um horizonte horizontal e desimpedido, podemos usar esta aproximação:

Altura do arco ≈ 42° menos a altura do Sol.

Com o Sol a 10°, o topo fica a cerca de 32° acima do horizonte. Com o Sol a 35°, restam aproximadamente 7°. É uma orientação geométrica, não uma previsão de aparecimento. De um avião ou de um local elevado, com gotas adequadas também mais abaixo, pode por vezes observar-se o círculo completo.

O círculo depende do teu ponto de vista. Uma suposta «extremidade» sobre um campo não é, portanto, um destino fixo: quando te moves, a geometria muda contigo.

Como se forma o segundo arco-íris?

Por vezes surge um arco maior e mais ténue no exterior do principal. Neste arco secundário, a luz reflete-se duas vezes dentro das gotas. O raio angular é maior e a ordem das cores fica invertida: vermelho no interior, violeta no exterior. Não se trata do reflexo do primeiro arco noutra nuvem (Met Office).

Entre ambos, o céu parece frequentemente mais escuro: chega ao observador menos luz do arco-íris proveniente desses dois percursos. É a banda escura de Alexandre, que não é uma região totalmente sem luz. Dentro do arco primário, o céu parece muitas vezes um pouco mais claro.

Uma pequena rotina de observação

Quando o Sol iluminar um aguaceiro:

1. Coloca-te de costas para o Sol e olha para a cortina de chuva. Não tem de estar a chover no sítio onde estás.
2. Segue o vermelho exterior do arco principal e procura mais além um arco ténue com as cores invertidas.
3. Regista a hora, a direção do olhar e a altura do topo. Noutra ocasião, compara como um Sol mais baixo permite um arco mais alto.

Uma fotografia regista apenas uma perspetiva. A presença de sol e chuva não basta se as gotas não estiverem na direção certa para ti.

Situar o local na paisagem

Com o LiveGlobe 3D, podes rodar o globo, usar o zoom e procurar um lugar com a lupa, introduzindo pelo menos dois caracteres. A pesquisa depende da rede e de serviços externos. Usa o globo para situar o local de observação e a paisagem envolvente; a direção real do Sol e a cortina de chuva observam-se no local.

Para explorar outro fenómeno de cor, descobre porque é que o céu é azul e o pôr do sol é muitas vezes vermelho. No próximo arco-íris, começa por um pormenor revelador: o vermelho está no exterior ou no interior do arco que estás a observar?