Scientia

Cum apar curcubeiele ?

Curcubeul este un fenomen optic care apare când lumina Soarelui suferă fenomenele de refracţie, reflexie şi difuzie la întâlnirea cu picăturile de apă din atmosferă; are aspectul unui imens arc multicolor desfăşurat pe cer. La contactul cu un strop mărunt de apă, lumina albă este descompusă în frecvenţe individuale corespunzătoare culorilor din spectrul vizibil, prin refracţie, la fel ca la intrarea într-o prismă optică.  O parte din lumina din interiorul picăturii de apă este reflectată la contactul cu marginea opusă a stropului de apă, iar o alta se descompune încă o dată la momentul ieşirii din picătura de apă, amplificând separaţia culorilor, aşa cum se vede din imaginea de mai jos. Separarea în frecvenţele individuale combinată cu existenţa unui număr mare de picături de apă expuse luminii solare creează un curcubeu de formă circulară.

În ce condiţii putem observa un curcubeu ?

Pentru a fi martorii unui asemenea fenomen optic este nevoie să fie îndeplinite două condiţii. În primul rând este nevoie ca observatorul uman să fie poziţionat între Soare şi picăturile de apă. Stropii mărunţi de apă pot proveni fie de la ploaie, fie din aburul unei cascade sau chiar de la gura unui pulverizator al unui furtun de grădină. A doua condiţie este ca unghiul pe care Soarele, stropii de apă şi ochii observatorului îl formează să fie în intervalul 40^o-42^o. De aceea este nevoie ca fenomenul să se producă în dimineţile sau după-amiezele însorite imediat după ploaie. Altfel, noi, oamenii de la nivelul solului, nu am avea poziţia corespunzătoare observării curcubeului. Unghiul de 42^o se datorează felului în care cele două refracţii succesive se produc la contactul luminii albe cu picăturile de apă (aşa cum este arătat mai jos).

Care este ordinea culorilor într-un curcubeu ?

Ordinea culorilor dintr-un curcubeu este de la lungimi de undă mici în arcul exterior la cele mari în arcul interior. Succesiunea culorilor de la exterior spre interior este următoarea: roşu, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo, violet (ROGVAIV).

Distribuţia culorilor (imagine preluată de pe wikipedia.org)

Cine a fost prima persoană care a explicat cum apare curcubeul ?

Deşi Newton a fost preocupat şi a studiat în detaliu fenomenele optice de-a lungul vieţii sale, un călugăr german de la începutul secolului al XIV-lea a fost primul om care a descoperit cum se reflectă şi se refractă lumina la contactul cu o picătură de apă. Pentru a-şi susţine ipotezele formulate pe această temă, călugărul a umplut o sferă cu apă, a direcţionat o rază de lumină solară spre aceasta şi a observat separarea luminii albe în culorile curcubeului, precum şi reflexia luminii la contactul cu partea opusă celei prin care raza a intrat în contact cu sfera. Numele călugărului neamţ era Theodoric din Freiburg, iar anul descoperirii şi demonstraţiei sale, 1304.

Ce reprezintă un curcubeu "supranumerar" ?

Este un alt nume dat unui curcubeu dublu (vezi figura de mai jos). Curcubeul secundar are spectrul de culori inversat, este in exteriorul (deasupra) curcubeului original, iar intensitatea sa luminoasă este semnificativ redusă faţă de a primului. Un asemenea fenomen apare atunci când se produce o reflexie suplimentară a luminii în interiorul picăturilor de apă. În loc să se reflecte o singură dată în stropii de apă, lumina se reflectă de două ori, dând naştere unei imagini  mai  pale şi în oglindă a curcubeului primar.

Curcubeul secundar (imagine preluată de pe wikipedia.org)

Vedem cu toţii acelaşi curcubeu ?

Din moment ce curcubeul depinde de poziţia Soarelui, a picăturilor de apă şi a observatorului, toţi cei care privesc simultan un curcubeu văd de fapt versiuni uşor diferite ale acestuia.

Există curcubeu complet circular ?

Toate curcubeiele ar fi complet rotunde, numai că suprafaţa terestră este un obstacol de netrecut în calea completării cercului. Totuşi, dacă observatorul se află la foarte mare altitudine, de exemplu într-un avion, curcubeie circulare pot fi văzute atunci când unghiul format de Soare, picăturile de apă şi avion este între 40^o şi 42^o. În acest caz curcubeul este orizontal, adică paralel cu solul, neputând fi blocat de suprafaţa Pământului. Este o privelişte unică !