Sempre que você vê um arco-íris se estendendo no céu após uma chuva de monções, você pensa que está vendo o mesmo arco de cores que todos ao seu redor. Mas eis o que a ciência revela: esse arco-íris é somente seu. Cada pessoa que vê o que parece ser o mesmo arco-íris está, na verdade, vendo um arco-íris completamente diferente, formado por diferentes gotas de chuva e posicionados de forma diferente no céu. Mesmo estando ao lado de um amigo observando o mesmo trecho do céu, o arco-íris que ele vê é tecnicamente diferente do seu. Isso acontece porque os arco-íris não são objetos fixos pairando em um native específico; são fenômenos ópticos criados pela relação geométrica única entre seus olhos, a posição do sol e as gotas de água flutuando no ar. De acordo com Relatórios de Físicacada pessoa tem literalmente seu próprio arco-íris pessoal, e não há dois observadores em nenhum lugar do mundo que compartilhem o mesmo.
Por que seu arco-íris é exclusivamente seu
Um arco-íris parece ocupar um lugar actual no céu. Você pode apontar para onde ele começa perto da linha das árvores e trace-lo à medida que ele forma um arco no campo antes de desaparecer em direção ao horizonte. Caminhe em direção a ele e ele se afastará. Ande para trás e ele o seguirá. Esse comportamento confundiu as pessoas durante séculos, até que os físicos descobriram o que realmente estava acontecendo. O arco-íris não está se movendo; está simplesmente sendo formado por diferentes gotas de chuva conforme sua posição muda.A chave para compreender o arco-íris pessoal está no “ponto anti-solar”. Este é um ponto imaginário no céu localizado diretamente atrás de você, do lado oposto ao native onde o sol brilha. Sua própria sombra recai sobre este ponto. Cada gota de chuva que forma o seu arco-íris fica em um cone invisível que se estende do seu olho a precisamente 42 graus deste ponto anti-solar. Seu amigo que está a apenas um metro de distância tem seu próprio ponto antisolar, e seu cone invisível passa por gotas de chuva totalmente diferentes. De acordo com National Geographic pesquisas sobre a formação do arco-íris, isso significa que cada pessoa tem um ponto antisolar diferente e, portanto, um horizonte diferente a partir do qual seu arco-íris parece terminar. O arco-íris que parece terminar nas árvores para você termina em algum lugar completamente diferente para o seu amigo.
A física por trás do ângulo do arco-íris de 42 graus
O número 42 aparece em todos os arco-íris primários que já se formaram na Terra, e não é uma coincidência. É uma propriedade elementary de como a água refrata a luz. Quando a luz photo voltaic entra em uma gota de chuva esférica, ela desacelera e se curva ao passar do ar para a água, um processo chamado refração. A luz então reflete na superfície curva posterior da gota de chuva, refletindo internamente. Ao sair da gota de chuva, ele se curva pela segunda vez.O detalhe essential é que diferentes cores de luz se curvam em quantidades diferentes. Isso acontece porque o índice de refração da água (uma medida de quanto ela desvia a luz) varia dependendo do comprimento de onda da luz. A luz vermelha, com seu comprimento de onda mais longo, curva-se um pouco menos que a luz violeta. O resultado é que a luz photo voltaic branca que entra numa gota de chuva emerge como cores separadas. O feixe de luz dominante que produz o arco-íris visível desvia-se do seu caminho authentic em aproximadamente 138 graus. Quando você mede o ângulo do seu olho até a gota de chuva e depois até o ponto anti-solar, ele chega a aproximadamente 42 graus.Este ângulo permaneceu constante ao longo da história humana. Um arco-íris visto hoje em Deli e outro observado na Grécia antiga há dois mil anos são geometricamente idênticos ao nível do ângulo, embora envolvam gotas de chuva completamente diferentes, separadas por milhares de quilómetros e séculos. O arco-íris secundário, aquele arco mais fraco às vezes visível fora do primário, forma-se a cerca de 51 graus do ponto anti-solar porque a luz reflete duas vezes dentro de cada gota de chuva em vez de uma, e é por isso que é mais escuro e tem cores na ordem inversa.
Como a luz se curva e cria cores no arco-íris
Compreender as cores do arco-íris requer compreender a refração. Quando a luz photo voltaic branca entra numa gota de chuva, os diferentes comprimentos de onda que constituem a luz visível respondem de forma diferente à água. A luz violeta, com seu comprimento de onda curto, curva-se mais acentuadamente do que a luz vermelha, com seu comprimento de onda mais longo. Essa propagação da luz em suas cores componentes é o que cria a sequência acquainted do vermelho na parte externa do arco-íris ao violeta na parte interna.A razão pela qual você vê essa sequência ao longo do arco está relacionada ao ângulo. As gotas de chuva que refratam a luz violeta de volta em direção ao seu olho estão posicionadas em ângulos ligeiramente menores a partir do ponto antisolar, enquanto as gotas de chuva que enviam luz vermelha aos seus olhos ficam em ângulos ligeiramente maiores. O espectro completo aparece porque você está visualizando esse processo de curvatura da luz em diferentes ângulos em todo o cone. Cada gota de chuva contribui com luz no ângulo que ocupa, e bilhões de gotas juntas criam o arco contínuo que você vê.
A geometria dos arco-íris pessoais: até seus olhos veem arco-íris diferentes
Aqui está algo ainda mais surpreendente: seu olho esquerdo e seu olho direito estão vendo arco-íris ligeiramente diferentes. O espaço entre os olhos é de aproximadamente seis centímetros. Os dois cones invisíveis que se estendem de cada olho passam por diferentes gotas de chuva. Seu cérebro funde esses dois fenômenos ópticos ligeiramente diferentes em uma única imagem percebida, assim como combina duas visões ligeiramente diferentes de qualquer objeto em uma percepção tridimensional de profundidade. A fusão é tão perfeita que você não percebe que as imagens subjacentes são diferentes. Se você fechar um olho e depois o outro, tecnicamente verá dois arco-íris distintos.Isso explica por que seus olhos também percebem sinais de distância do arco-íris, ou melhor, por que eles não os percebem de maneira eficaz. Como os arco-íris a 42 graus podem ser formados por gotas de chuva a quase qualquer distância, seu cérebro não consegue determinar a que distância o arco-íris realmente está. Gotas de chuva próximas a você e gotas de chuva distantes contribuem com luz no mesmo ângulo. É por isso que os arco-íris parecem flutuar a uma distância indefinida.
O que a ciência realmente revela sobre a formação do arco-íris e como os arco-íris se comportam
Quando você se transfer em direção a um arco-íris, na verdade você não se aproxima dele; em vez disso, o conjunto de gotas de chuva que o forma muda. As gotas de chuva que estavam no ângulo correto de 42 graus em relação à sua posição anterior caem fora desse ângulo quando você se transfer. Novas gotas de chuva que antes não estavam no mesmo ângulo estão agora. O arco-íris parece recuar porque está sendo continuamente reformado por um conjunto mutável de gotículas de água. O fenômeno não é mágico ou misterioso; é geometria pura.O resultado prático é que o arco-íris é a experiência pessoal mais profunda da física. Está centrado em um ponto que existe apenas em relação a você. É construído a partir de gotas de chuva que nenhum outro observador no mundo usa para formar o arco-íris. Parece algo tangível no céu porque seu cérebro é excelente em extrair padrões em forma de objeto a partir de informações sensoriais, mas a física subjacente descreve não um objeto, mas uma relação geométrica.Mesmo quando você fica parado observando um arco-íris, você está olhando para um momento diferente, momento a momento, enquanto as gotas de chuva caem e outras novas se posicionam. O arco-íris que você vê é somente seu, não é visível para mais ninguém na Terra e muda constantemente, mesmo enquanto você o observa. Isso não é apenas física, é poesia.
