Questa settimana proponiamo uno stupendo arcobaleno doppio sui Mittens della Manument Valley Tribal Park, terra dei Navajo. Autore Chef Crank.

Gli arcobaleni furono studiati scientificamente per la prima volta dal matematico Cartesio nel 1637, il quale capì il meccanismo del passaggio della luce nelle gocce d’acqua e calcolò matematicamente la posizione angolare dell’arcobaleno primario (circa 42° dal punto antisolare). Trenta anni dopo, il fisico Isaac Newton intuì che la riflessione della luce avviene con angolazioni diverse in base alle diverse lunghezze d’onda dello spettro visibile: il rosso a 42° ed il violetto a 40° dal centro dell’arco.

Ora sappiamo che gli arcobaleni sono costituiti da un arco con i colori dell’iride, con il raggio variabile dell’arco primario da 39° a 43° e con centro nel punto antisolare, chiamato antelio, ovvero distante 180° dal disco solare (punto antelico), quindi mai visibile a qualsiasi osservatore sul suolo terrestre.

Essi si formano per la riflessione interna della luce solare, o lunare, nelle gocce d’acqua: quando il fascio di luce passa dentro una goccia viene rifratto, riflesso e quindi nuovamente rifratto proprio come accade in un prisma. Se nella goccia avvengono due riflessioni, invece di una sola, si forma un secondo arco (secondario) con i colori simmetrici rispetto al primo e con raggio variabile da 50° a 57°. In tal caso il secondo arco avrà uno spessore pari al doppio del primo, ma una luminosità ridotta del 43%.

Si possono formare anche arcobaleni di ordine superiore al secondo, il cui numero d’ordine è determinato dal numero di riflessioni interne alla goccia d’acqua. 

Nel processo ottico di formazione, il fronte d’onda, come aveva giustamente intuito Isaac Newton, viene scisso così che i singoli spettri (infrarosso, colori visibili ed ultravioletto) formano separatamente dei propri archi monocromatici con raggi diversi l’un l’altro; tuttavia per l’osservatore è impossibile distinguerli separatamente, quindi si possono osservare solamente uniti in un singolo arco colorato il cui spessore è la somma dei tanti singoli spettri.