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Como se forma o arco-íris? De onde vêm as cores?

Os arco-íris são alguns dos fenômenos naturais mais belos que conhecemos, e já renderam uma série de mitos — afinal, quem nunca ouviu falar da lenda irlandesa que descreve um pote de ouro no fim dos arco-íris? Lendas à parte, para ver um deles é preciso estar no lugar certo, na hora certa, o que nos leva à seguinte pergunta: afinal, como se forma o arco-íris e por quê não conseguimos observá-los sempre?

De forma resumida, podemos dizer que os arco-íris são formados pela luz que incide em gotículas de chuva na atmosfera e depois sai delas a um ângulo entre 40º e 42º como um reflexo, à frente de um observador. Portanto, eles são ilusões de óptica (ou seja, não existem fisicamente em determinado lugar) causadas pela refração e reflexão da luz.

A aparição de um arco-íris depende também da posição do observador e do Sol no céu. Por isso, se quiser ver um arco-íris, o ideal é que você fique de costas para nossa estrela durante um dia chuvoso, para que seus olhos vejam a luz que foi refletida e refratada.

Saiba mais sobre esse fenômeno:

Como se forma o arco-íris?

Os arco-íris são formados por meio de um processo que começa na luz do Sol. Nosso astro emite radiação em todas as partes do espectro eletromagnético, mas só conseguimos enxergar a luz visível. Ela compõe uma pequena porção do espectro, que vai de aproximadamente 400 a 750 nanômetros (cada nanômetro representa a bilionésima parte de um metro).

Os arco-íris são formados por luz nas cores vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta (Imagem: Reprodução/Zoltan Tasi/Unsplash)
Os arco-íris são formados por luz nas cores vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta (Imagem: Reprodução/Zoltan Tasi/Unsplash)

Os arco-íris surgem quando a luz solar atravessa gotículas d’água na atmosfera. Quando isso acontece, a luz encontra um meio mais denso (neste caso, a água) que o ar e é refratada, de modo que sua velocidade de propagação muda. Depois, a luz volta para a parte de trás da gota, é refletida novamente e sai, sofrendo uma nova refração.

Lembra que mencionamos a luz visível? Pois bem, ela é formada por diferentes cores, cada uma com um comprimento de onda próprio que faz com que sejam refratadas de formas particulares ao atravessar as gotas. Por exemplo, considere a luz violeta: ela tem comprimento de onda de aproximadamente 400 nanômetros, um dos menores da luz visível, e é a que mais sofre refração.

Já o vermelho tem o comprimento de onda mais longo da luz visível (aproximadamente 650 nanômetros), sendo o menos refratado. É este processo que faz com que a luz visível seja “separada” em todos os comprimentos de onda (ou seja, nas cores) quando deixa a gota como se tivesse atravessado um prisma, formando o arco-íris. Normalmente, o vermelho aparece na parte externa dele, enquanto o violeta fica na interna.

Quais são os tipos de arco-íris?

Às vezes, pode acontecer de você observar um arco-íris “duplo”, em que há um arco primário brilhante cercado por outro, mais difuso e maior que o primário. Isso acontece como resultado do processo que vimos acima: o arco-íris primário é formado pela luz refletida na gota de água, enquanto o secundário vem de uma nova reflexão nas gotas.

Arco-íris "duplo" (Imagem: Reprodução/David Wirzba/Unsplash)
Arco-íris "duplo" (Imagem: Reprodução/David Wirzba/Unsplash)

Nelas, a luz é refletida novamente e sai, fazendo com que o arco-íris secundário apareça acima do primário. Uma curiosidade interessante é que o secundário tem as cores invertidas em relação ao primário, ou seja, o vermelho aparece na parte inferior, e o violeta, na superior.

Embora o mais comum seja os arco-íris com diferentes cores, saiba que eles também podem aparecer somente em vermelho. Neste caso, eles são conhecidos como “arco-íris monocromáticos”, e costumam ser vistos antes do Sol nascer ou se pôr. É que, nestes momentos, a luz solar viaja mais longe na atmosfera, de modo que os comprimentos de onda mais curtos são dispersos e somente o vermelho se mantém visível.

Caso você esteja se perguntando se existem arcos-íris “inteiros”, com forma circular completa, saiba que a resposta é “sim”, até porque eles são naturalmente circulares. Só que não podemos ver essa forma completa em solo, já que o “arco” do fenômeno vem das gotas que observamos acima do horizonte. Por outro lado, se você estiver a bordo de um avião e tiver um pouquinho de sorte, pode conseguir ver um arco-íris circular.

Fonte: Canaltech

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