Um arco-íris (também chamado arco-celeste, arco-da-aliança, arco-da-chuva ou arco-da-velha) é um fenômeno óptico e meteorológico que separa a luz do sol em seu espectro (aproximadamente) contínuo quando o sol brilha sobre gotas de chuva. Ele é um arco multicolorido com o vermelho no seu exterior e o violeta em seu interior; a seqüência completa é vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil (ou indigo) e violeta. Veja também o artigo sobre as cores para informações sobre o espectro de cores do arco-íris.
Para ajudar a lembrar a sequência de cores do arco-íris, usa-se a mnemónica: «Vermelho lá vai violeta», em que l,a,v,a,i representam a sequência laranja, amarelo, verde, azul, indigo.
O efeito do arco-íris pode ser observado sempre que existir gotas de água no ar e a luz do sol estiver brilhando acima do observador em uma baixa altitude ou ângulo. O mais espetacular arco-íris aparece quando metade do céu ainda está escuro com nuvens de chuva e o observador está em um local com céu claro. Outro local comum para vermos o arco-íris é perto de cachoeiras.
Física e a química dos arco-íris
A aparência do arco-íris é causada pela dispersão da luz do sol que sofre refração pelas (aproximadamente esféricas) gotas de chuva. A luz sofre uma refração inicial quando penetra na superfície da gota de chuva, dentro da gota ela é refletida (reflexão interna total), e finalmente volta o sofrer refração ao sair da gota. O efeito final é que a luz que entra é refletida em uma grande variedade de ângulos, com a luz mais intensa a um ângulo de cerca de 40°–42°, independente do tamanho da gota. Desde que a água das gotas de chuva é dispersiva, a grau que a luz solar retorna depende do comprimento de onda e da frequencia, principalmente. A luz azul retorna em um ângulo maior que a luz vermelha, mas devido a reflexão interna total da luz na gota de chuva, a luz vermelha aparece mais alta no céu, e forma a cor mais externa do arco-íris.
O arco-íris não existe realmente como em um local do céu, mas é uma ilusão de óptica cuja posição aparente depende da posição do observador. Todas as gotas de chuva refratam e refletem a luz do sol da mesma forma, mas somente a luz de algumas delas chega até o olho do observador. Estas gotas são percebidas como o arco-íris para aquele observador. Sua posição é sempre na direção oposta do sol com relação ao observador, e o interior é uma imagem aumentada do sol, que aparece ligeiramente menos brilhante que o exterior. O arco é centralizado com a sombra do observador, aparecendo em um ângulo de aproximadamente 40°–42° com a linha entre a cabeça do observador e sua sombra (Isto significa que se o sol está mais alto que 42° o arco-íris está abaixo do horizonte e o arco-íris não pode ser visto a menos que o observador esteja no topo de uma montanha ou em outro lugar de altura similar. Similarmente é difícil de fotografar o arco completo, o que requer um ângulo de visão de 84°. Para uma câmera de 35 mm, uma lente com foco de 19 mm ou menos é necessária, entretanto a maioria dos fotógrafos têm lentes de 28 mm.
Podemos ver arco-íris de diferentes «tamanhos» porque, para estimar a sua largura, o nosso cérebro só tem como informação a dimensão do ângulo de visão que lhe corresponde. Se perto da imagem dele existirem objectos longínquos, como montanhas, o arco-íris parecerá maior. Se o arco-íris estiver perto de objectos menos distantes, parecerá menor. É fundamentalmente a mesma ilusão que faz com que a Lua, o Sol ou as constelações pareçam maiores quando estão perto do horizonte.
Um duplo arco-íris apresenta as cores invertidas no arco secundário.
Um triplo arco-íris é ainda mais raro de se ver. Uns poucos observadores já relataram a visão de quatro arcos, quando o arco mais externo tem uma aparência pulsante e vibrante.
A primeira explicação teórica precisa do arco-íris foi feita por Descartes em 1637. Sabendo que o tamanho das gotas de chuva não pareciam afetar o arco-íris observado, ele fez uma experiência incidindo raios de luz através de uma grande esfera de vidro cheia d'água. Ao medir os ângulos que os raios emergiam, ele concluiu que o primeiro arco era causado por uma única reflexão interna dentro da gota de chuva e que o segundo arco podia ser causado por duas reflexões internas. Ele foi capaz de chegar aos seus resultados a partir da lei de refração (subseqüentemente, mas independente de Snell) e calculou corretamente os ângulos de ambos os arcos. Entretanto, ele não foi capaz de explicar as cores.
Isaac Newton foi o primeiro a demonstrar que a luz branca era composta da luz de todas as cores do arco-íris; com um prisma de vidro, pôde decompor a luz branca no espectro completo de cores e, com outro, pôde recombinar o feixe de luz em luz branca. Ele também demonstrou que a luz vermelha é refratada menos que a azul o que levou a uma completa explicação do efeito óptico do arco-íris.
Muito bem, vamos falar sobre o arco-íris!
O arco-íris e a literatura
O arco-íris é também utilizado em muitas histórias contemporâneas, como na canção Over the Rainbow e no filme musical O Mágico de Oz.
Um dos poemas de William Wordsworth...
My heart leaps up when I behold
A rainbow in the sky:
So was it when my life began;
So is it now I am a man;
So be it when I shall grow old,
Or let me die!...
Entretanto, a desconstrução Newtoniana do arco-íris provocou o lamento de John Keats....
Do not all charms fly
At the mere touch of cold philosophy?
There was an awful rainbow once in heaven:
We know her woof, her texture; she is given
In the dull catalogue of common things.
Philosophy will clip an Angel’s wings,
Conquer all mysteries by rule and line,
Empty the haunted air, and gnomed mine -
Unweave a rainbow
Em contraste a estes, temos Richard Dawkins falando sobre seu livro Desvendando o Arco-Íris: Ciência, Ilusão e Encantamento ...
O arco-íris e a Bíblia: a aliança de Deus
Biblicamente, o arco-íris é sinal da aliança de Deus com Noé e todos os seres viventes após o dilúvio. Este texto está em Gênesis 9:13 à 17 que diz "Dou deveras o meu arco-íris na nuvem, e ele terá de servir de sinal do pacto entre mim e a terra. E acontecerá que, quando eu trouxer uma nuvem sobre a terra, então é que aparecerá o arco-íris na nuvem. E hei de lembrar-me do meu pacto entre mim e vós, e toda alma vivente dentre toda a carne; e as águas não se tornarão mais um dilúvio para arruinar toda a carne. E terá de vir a haver o arco-íris na nuvem, e eu certamente o verei para me lembrar do pacto por tempo indefinido entre Deus e toda alma vivente dentre toda a carne que há na terra.” E Deus repetiu a Noé: “Este é o sinal do pacto que deveras estabeleço entre mim e toda a carne que há na terra.”". Outras referências aparecem também no livro de apocalipse.
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