Dacă te-ai întrebat vreodată cum se formează curcubeul, răspunsul este că lumina albă a soarelui intră în picăturile de ploaie, se îndoaie, se reflectă o dată pe peretele din spate al picăturii și iese separată pe culori. Ochiul tău primește câte o culoare din fiecare picătură, iar milioane de picături la un loc desenează arcul. Nu există nicio structură în cer, niciun loc anume unde „se află” curcubeul: este o imagine care depinde de poziția ta.
Pentru a-l vedea îți trebuie două lucruri în același timp, soare și picături în aer. Condițiile apar des după o ploaie de vară, lângă o cascadă sau chiar în stropii unui furtun de grădină, într-o dimineață în care soarele e încă jos pe cer. Dacă una dintre piese lipsește, nu se vede nimic, oricât de întunecat ar fi norul din fața ta.
Ce se petrece în interiorul unei picături de apă?
Lumina albă este un amestec de lungimi de undă diferite, pe care ochiul le vede ca roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet. Când raza trece din aer în apă, încetinește și își schimbă direcția, iar fenomenul se numește refracție. Culorile nu se abat la fel: lumina violetă se îndoaie mai mult decât cea roșie, așa că încă de la intrarea în picătură raza albă începe să se desfacă.
Apoi raza lovește suprafața interioară din spatele picăturii și se reflectă. La ieșire trece din nou din apă în aer și se refractă încă o dată, iar separarea culorilor devine suficient de mare ca să se vadă. Procesul se numește dispersie. Același principiu îl vezi când lumina trece printr-o prismă de sticlă: experimentele lui Isaac Newton cu prisma, făcute în secolul al XVII-lea, au arătat că lumina albă conține toate culorile, iar prisma doar le desparte.
De ce are arcul roșul în exterior?
Fiecare culoare iese din picătură într-un unghi ușor diferit față de direcția razelor Soarelui. Pentru roșu, unghiul măsurat de la punctul opus Soarelui este de aproximativ 42 de grade, iar pentru violet de aproximativ 40. Din cauza asta, ochiul tău primește roșul de la picăturile aflate mai sus pe cer și violetul de la cele aflate mai jos, deci roșul stă pe marginea de sus a arcului, iar violetul pe cea de jos.
Geometria explică și forma. Toate picăturile care trimit spre tine lumină roșie se află pe un con cu vârful în ochiul tău, iar secțiunea lui pe cer este un cerc. Orizontul îți ascunde partea de jos, așa că de pe sol vezi un arc. Dintr-un avion sau de pe un vârf de munte, când există picături și sub nivelul tău, curcubeul poate apărea ca un cerc întreg.
Cum alegi locul și momentul potrivit ca să-l vezi?
Regula este simplă: soarele în spate, ploaia în față. Umbra ta pe sol arată direcția „punctului opus Soarelui”, iar centrul curcubeului se află exact pe aceeași linie, în fața ta. Fiindcă arcul se ridică la aproximativ 42 de grade deasupra acelui punct, curcubeul principal se poate vedea doar când Soarele se află mai jos de acest unghi pe cer. De aceea curcubeele sunt rare la prânz, în plină vară, și mai des întâlnite dimineața devreme sau spre seară.
Merită să verifici câteva condiții înainte să te îndrepți spre fereastră sau spre balcon:
- soarele să fie descoperit, fără un strat gros de nori în dreptul lui;
- ploaia sau stropii să fie în partea opusă Soarelui;
- fundalul să fie mai întunecat, fiindcă un nor cenușiu face culorile să iasă în evidență;
- picăturile să fie destul de mari, pentru că ceața foarte fină produce un arc alb, aproape fără culori.
Dacă ziua ți-a fost schimbată de o ploaie neașteptată, ia în calcul și cum își mănâncă ploaia orele din program: uneori răsplata răbdării este tocmai un arc colorat în partea cealaltă a cerului.
Ce sunt al doilea curcubeu și banda întunecată dintre ele?
Uneori apare deasupra arcului principal un al doilea arc, mai palid. El se formează când lumina se reflectă de două ori în interiorul picăturii, nu o singură dată. Cu o reflexie în plus, ordinea culorilor se inversează, cu roșul în interior și violetul în exterior, iar arcul se află la aproximativ 51 de grade. Între cele două arce cerul pare mai întunecat. Zona se numește banda lui Alexandru, după Alexandru din Afrodisias, filosoful antic care a descris-o.
Lumina din curcubeul principal este puternic polarizată, adică undele ei vibrează preferențial într-o singură direcție. Dacă te uiți printr-un filtru polarizant, de exemplu ochelari de soare polarizați, și îl rotești încet, vei vedea arcul apărând și dispărând. Este un mod simplu de a verifica, fără aparate, un detaliu pe care teoria îl prevede. Mai multe asemenea mici demonstrații cu lumina, apă și sticlă găsești în materialul despre fizica din jurul nostru.
Curcubeul nu e singurul spectacol de acest fel. Halourile din jurul Soarelui sau al Lunii apar când lumina trece prin cristale minuscule de gheață din norii înalți, iar coroanele colorate din jurul Lunii se formează prin difracție în picături foarte mici. Dacă ți-a plăcut curcubeul, lista fenomenelor de pe cerul de seara se continuă cu ce poți vedea pe cerul nopții fără instrumente.
Întrebări frecvente
Poate apărea un curcubeu noaptea?
Da, dar rar și slab. Lumina Lunii pline poate forma un curcubeu lunar, însă ochiul nu distinge bine culorile pe întuneric, așa că arcul pare albicios. O fotografie cu expunere lungă îi scoate la iveală culorile.
De ce nu poți ajunge la capătul curcubeului?
Pentru că imaginea depinde de unghiul dintre Soare, picături și ochiul tău. Când te miști, unghiul se schimbă și arcul se deplasează odată cu tine, deci nu există un punct fix spre care să mergi.
Câte culori are un curcubeu?
Lumina variază continuu de la roșu la violet, fără trepte. Împărțirea în șapte culori este o convenție istorică, atribuită lui Newton, nu o limită fizică.
