Todos conhecemos o ditado popular que nos diz que “depois da tempestade vem a bonança”. Este ditado resume, em geral, que a persistência de resistir a uma qualquer situação desagradável é positiva, uma vez que nos assegura, como se de uma lei científica se tratasse, que se esperarmos o tempo suficiente seremos compensados pela chegada de uma situação oposta, que é desejada e muito mais agradável. A chegada da “bonança” é desde tempos imemoriais associada ao aparecimento de um arco colorido no horizonte, designado por arco-íris e que surge normalmente, mas nem sempre, após uma tempestade ou chuva intensa. Os povos antigos cedo associaram o seu aparecimento a uma manifestação da bondade divina. Para a nossa cultura ocidental um exemplo marcante disso é a aliança celebrada por Deus com todos os homens e animais, e transmitida a Noé depois do dilúvio ( Antigo Testamento, Genesis 10, 11-17). De facto, seria difícil encontrar um outro fenómeno natural de uma beleza espectacularmente luminosa para anunciar a chegada do bom tempo. O contraste entre o cinzento carregado do horizonte durante uma tempestade e as cores vivas e radiantes do arco que surge à nossa frente quando o sol aparece por entre as nuvens, envolve a fronteira da mudança com um halo misto de espanto e maravilhamento. A idéia de que o aparecimento do arco-íris é sinal de prosperidade, está também inscrita no imaginário pote de ouro que, segundo alguns contos infantis, existe no fim do arco-íris. Mas afinal, o que é o arco-íris e porque é que surge depois de uma tempestade ou forte chuvada? Para o explicar é necessário sabermos, em primeiro lugar, que a
luz irradiada pelo Sol é constituída por um conjunto de radiações electromagnéticas que possuem frequências diferentes, a que correspondem cores diferentes. O facto sensorial de sentirmos a luz Solar como branca é, na realidade, o resultado final de um “entrelaçar” dos vários raios luminosos de frequências diferentes que estão presentes no espectro solar e a que o olho humano é sensível. Quando a luz do Sol atravessa o ar, todos os raios de frequência diferente que a compõem permanecem “juntos” criando a ilusão de se tratar de um único. Contudo, quando encontra uma gota de água, algo de maravilhoso acontece: a luz decompõe-se no espectro das suas componentes coloridas (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta). A este fenómeno físico dá-se o nome de refracção e o meio que o provoca designa-se por refractário. Isto acontece porque cada uma das radiações que compõem a luz solar possuem, como já se disse, frequências diferentes a que correspondem energias diferentes. Ao encontrar um meio refractário, cada um dos raios sofre um desvio na sua direcção de propagação que é tanto maior quanto maior for a sua energia (frequência). Nos extremos do arco-íris encontramos a cor vermelha e o violeta a que correspondem respectivamente uma energia (frequência) menor e maior. A formação do arco-íris, primeiramente discutida pelo filósofo francês René Descartes em 1637, é compreendida utilizando as leis da ótpica estabelecidas pelo famoso cientista inglês Isaac Newton que foi o primeiro a demonstrar a decomposição da luz solar em 1666. Cada um dos componentes da luz solar sofre refracções e refelxões em ângulos diferentes ao “entrar” e “sair” de uma gota de água, por terem frequências diferentes, e os desvios de direcção sofridos por cada um deles será diferente. O resultado final é a sua separação num leque de feixes contíguos cada um com uma frequência específica e característica de cada uma das cores que podemos ver. Uma vez que uma gota de chuva típica é aproximadamente esférica isto produz um efeito na refracção e reflexão da luz Solar que é simétrico em relação a um eixo imaginário que passe no centro da gota com a direcção do feixe incidente. Por isso o arco-íris é circular. O feixe de luz inicial, ao encontrar uma gota de água, “volta”para trás com uma nova direcção, separado nos seus componentes coloridos e poderá atingir a
retina do observador caso estejam reunidas algumas condições. A primeira tem a ver com a posição do Sol. Este, que se encontra sempre atrás do observador de
um arco-íris, terá que estar entre determinadas alturas no horizonte. Quanto mais baixo o Sol estiver, mais alto estará o arco-íris. Ao pôr-do-sol será possível ver um semicírculo completo com o arco de cor vermelha no topo do arco-íris a fazer um ângulo máximo de 42º com o horizonte. Como cada uma dos componentes da luz solar sofre refracções e reflexões ligeiramente diferentes, eles “saem” da gota de água em direcções que fazem um ângulo diferente com o horizonte. Quando vemos um arco-íris, o que realmente estamos a observar é o resultado da refracção e reflexão da luz solar em diferentes gotas de água que se encontram a alturas diferentes, o que permite que os diferentes raios que saem em ângulos diferentes possam ser visualizados simultaneamente pelo mesmo observador. Em certas condições poder observar-se ao mesmo tempo dois arco-íris.
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