Curcubeul se formează când lumina soarelui trece printr-o ploaie de picături de apă: fiecare picătură o îndoaie, o reflectă o dată pe partea ei interioară și o îndoaie din nou la ieșire, iar lumina albă se desparte în culorile ei. Ca să-l vezi, soarele trebuie să fie în spatele tău, iar ploaia în fața ta.
Fenomenul pare complicat, dar tot mecanismul stă în trei gesturi ale luminii într-o picătură. Odată înțelese, ele explică de ce arcul are mereu aceleași culori, în aceeași ordine, de ce apare uneori un al doilea arc, mai slab, și de ce nimeni nu a pus mâna pe comoara de la capăt.
Ce se întâmplă cu lumina în interiorul unei picături?
Lumina albă a soarelui amestecă toate culorile spectrului. Când intră într-o picătură de apă, ea încetinește și își schimbă direcția, iar fenomenul se numește refracție. Culorile nu se îndoaie la fel: violetul mai mult, roșul mai puțin. Această diferență separă lumina în benzi colorate, proces numit dispersie.
Apoi raza lovește peretele din spatele picăturii și se reflectă, ca într-o oglindă mică și curbată. La ieșire se refractă încă o dată, iar separarea culorilor se accentuează. Că lumina albă conține toate culorile a arătat în secolul al XVII-lea Isaac Newton, cu ajutorul unei prisme de sticlă. Picătura de ploaie face, de fapt, aceeași treabă ca prisma lui.
De ce are curcubeul forma unui arc?
Răspunsul ține de unghi. Raza roșie iese din picătură la aproximativ 42 de grade față de direcția opusă soarelui, iar cea violetă la aproximativ 40 de grade. Toate picăturile aflate la același unghi față de ochiul tău trimit spre tine aceeași culoare, iar astfel de puncte formează un cerc în jurul punctului din cer aflat exact în fața ta, opus soarelui.
De aceea roșul apare la exteriorul arcului, iar violetul la interior. Pământul ne ascunde partea de jos a cercului, așa că vedem doar un arc. Din avion sau de pe un deal înalt se poate vedea uneori cercul întreg. Tot de aici vine și o regulă practică: dacă soarele este la peste 42 de grade deasupra orizontului, curcubeul din ploaie rămâne sub orizont, motiv pentru care e mai ușor de văzut dimineața devreme sau spre seară.
Cele șapte culori învățate la școală, roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet, sunt o convenție veche. În realitate spectrul este continuu, iar tranzițiile dintre culori sunt treptate, fără granițe clare.
Cum apare al doilea curcubeu?
Uneori, deasupra arcului principal se vede un al doilea, mai palid. El apare când lumina se reflectă de două ori în interiorul picăturii, nu o singură dată. Unghiul este mai mare, în jur de 51 de grade, iar culorile apar în ordine inversă, cu roșul în interior și violetul la exterior.
Arcul secundar este mai slab pentru că la fiecare reflexie se pierde o parte din lumină. Între cele două arcuri cerul pare mai întunecat. Zona se numește banda lui Alexandru, după filosoful Alexandru din Afrodisias, care a descris-o în jurul anului 200.
Poți ajunge la capătul curcubeului?
Nu, și nu din cauza distanței. Curcubeul nu este un obiect aflat într-un loc anume, ci o imagine care depinde de poziția ta. Fiecare observator vede lumina trimisă de alte picături, deci fiecare vede, în fond, propriul curcubeu. Dacă faci un pas într-o parte, arcul se mută odată cu tine, iar capătul lui rămâne la fel de departe.
Condițiile de care ai nevoie ca să prinzi un curcubeu sunt simple:
- soarele jos pe cer, în spatele tău;
- picături de ploaie sau ceață fină în fața ta;
- un cer cât mai senin în partea soarelui, ca razele să ajungă la picături;
- un fundal mai întunecat, de exemplu un nor de ploaie, ca să iasă bine în evidență.
Aceleași picături produc arcuri colorate și în ceața unei cascade sau în stropii unui furtun de grădină, dacă ții soarele în spatele tău. Este o demonstrație ușoară pe care o poți face într-o dimineață de vară.
Cum fotografiezi un curcubeu?
Un curcubeu este un subiect surprinzător de capricios. Culorile ies mai vii dacă subexpui puțin cadrul, iar un filtru polarizant poate intensifica arcul, deoarece lumina din curcubeu este polarizată. Dacă vrei să prinzi întreg arcul, ai nevoie de un obiectiv cu unghi larg, iar dacă fotografiezi cu telefonul, încearcă modul panoramă. Dacă vrei să alegi un echipament pentru astfel de ocazii, găsești idei utile în ghidul despre alegerea unui aparat foto de călătorie.
Curcubeul este doar unul dintre multele fenomene în care lumina și apa lucrează împreună. Altele, uneori la fel de spectaculoase, sunt prezentate în articolul despre fenomenele naturale uimitoare, iar despre modul în care s-au înțeles asemenea lucruri găsești alte exemple în materialul despre descoperirile științifice surprinzătoare.
Curcubeul nu apare doar în timpul zilei. Lumina lunii pline, destul de puternică, poate produce un curcubeu lunar, numit și arc de lună. Ochiul nostru nu distinge bine culorile în lumină slabă, așa că arcul pare adesea alb-cenușiu, deși o fotografie cu expunere lungă îi scoate la iveală nuanțele.
Rămâne un lucru frumos de știut: același curcubeu pe care îl privești de zeci de ori fără să te gândești nu există decât pentru tine, în acel loc și în acel moment.
