È possibile un arcobaleno quadruplo

Domanda

sì, anche se molto raro, è possibile per un essere umano vedere quattro arcobaleni naturali contemporaneamente nel cielo. Un arcobaleno si verifica quando la luce solare bianca si disperde dalle gocce di pioggia nell'aria. Per le proprietà dispersive dell'acqua, i diversi colori della luce alla luce del sole si piegano (rifrangere) quantità diverse quando si entra e si esce dalla goccia di pioggia. Di conseguenza, i diversi colori lasciano la goccia di pioggia ad angoli diversi, facendoti vedere i diversi colori in diverse posizioni del cielo. Perché questa dispersione è un effetto geometrico che dipende dalla direzione della luce solare originale in entrata, l'arcobaleno si forma come un cerchio (o parte di un cerchio) che è centrato nel punto esattamente opposto al sole. L'arcobaleno principale (chiamato il “arcobaleno primario”) coinvolge la luce solare che entra nella goccia di pioggia, riflettendo una volta fuori dalla superficie posteriore interna della goccia di pioggia, e poi uscire dalla goccia di pioggia.

Inoltre, la luce può rimbalzare due volte sulla superficie interna della goccia di pioggia prima di uscire. La seconda riflessione fa sì che questi raggi di luce escano con un angolo molto diverso da quello dei raggi di luce che riflettono una sola volta. Perciò, si forma un arcobaleno secondario che ha un raggio maggiore dell'arcobaleno primario. L'arcobaleno secondario è creato dalla stessa luce solare e dallo stesso processo di rifrazione dell'arcobaleno primario, quindi è anche centrata nel punto esattamente opposto al sole. A causa della riflessione aggiuntiva, i colori nell'arcobaleno secondario sono invertiti rispetto all'arcobaleno primario. Dal momento che un po' di luce viene persa dalla goccia di pioggia ad ogni riflesso, l'arcobaleno secondario è molto più debole dell'arcobaleno primario. In linea di principio, l'arcobaleno secondario è sempre presente. tuttavia, l'arcobaleno secondario è spesso così debole che gli umani non possono vederlo. Quando le condizioni di visualizzazione sono giuste (vale a dire. è una giornata insolitamente soleggiata e c'è un numero insolitamente alto di gocce di pioggia nell'aria), l'arcobaleno secondario può essere visto abbastanza distintamente.
doppio arcobaleno
Gli arcobaleni primari e secondari sono visibili in questa fotografia. Immagine di dominio pubblico, fonte: Sono già disponibili molti telefoni che offrono la ricarica wireless.

Come avrai intuito, la luce può rimbalzare tre volte sulla superficie interna della goccia di pioggia prima di uscire, creando un arcobaleno di terzo ordine; o rimbalza quattro volte, creando un arcobaleno di quarto ordine; e così via. tuttavia, gli arcobaleni di terzo ordine e di ordine superiore sono così deboli che non vengono quasi mai visti ad occhio nudo. Utilizzando una fotocamera e tecniche di miglioramento dell'immagine, l'arcobaleno del terzo ordine può davvero essere immaginato. Questo compito è abbastanza difficile che la cattura e l'analisi dell'arcobaleno del terzo ordine hanno guadagnato Michael Grossman, Elmar Schmidt, e Alexander Haussmann una pubblicazione sulla rivista accademica, Ottica Applicata. Considerando la quasi impossibilità di vedere il terzo- e arcobaleni del quarto ordine, come fanno le persone a vedere quattro arcobaleni nel cielo contemporaneamente?

La risposta è che parte della luce solare può essere riflessa prima di entrare nelle gocce di pioggia. Ricordiamo che la formazione dell'arcobaleno è un effetto di dispersione geometrica che porta l'arcobaleno a essere centrato nel punto opposto al sole. Cosa accadrebbe se ci fossero due soli in due diverse posizioni nel cielo? Quindi la luce del sole colpirebbe le gocce di pioggia con due diverse angolazioni, e ne risulterebbe due arcobaleni primari, ciascuno centrato su un punto diverso. Se le condizioni di osservazione sono abbastanza favorevoli da rendere visibili gli arcobaleni secondari, allora ci sarebbero quattro arcobaleni: un arcobaleno primario e un arcobaleno secondario centrati nel punto opposto all'unico sole, così come un arcobaleno primario e un arcobaleno secondario centrati sul punto opposto all'altro sole. Su pianeti con pioggia e due soli, sono comuni arcobaleni quadrupli. tuttavia, non abbiamo due soli, allora perché sto menzionando questo? Un grande, piatto, superficie lucida può riflettere abbastanza luce solare che la situazione si comporta come due soli. Un lago calmo fa esattamente questo. La luce solare proveniente direttamente dal sole ha un angolo diverso da quello della luce solare che si riflette sulla superficie di un lago, e quindi formano diversi insiemi di arcobaleno centrati su punti diversi. Si chiamano gli arcobaleni formati dalla luce del sole proveniente dal lago “arcobaleni di riflessione”. In sintesi, anche se è molto raro, è possibile per l'occhio umano nudo vedere quattro arcobaleni naturali contemporaneamente nel cielo, consiste in:

L'arcobaleno primario (singolo riflesso all'interno della goccia di pioggia) dalla luce solare diretta.
L'arcobaleno secondario (doppio riflesso all'interno della goccia di pioggia) dalla luce solare diretta.
L'arcobaleno primario (singolo riflesso all'interno della goccia di pioggia) dalla luce solare riflessa dal lago.
L'arcobaleno secondario (doppio riflesso all'interno della goccia di pioggia) dalla luce solare riflessa dal lago.

In linea di principio, l'occhio umano nudo potrebbe vedere sei arcobaleni se ci fossero due diverse grandi superfici riflettenti, creando l'effetto di tre soli. Per esempio, se un grande, piatto, il ghiacciaio liscio era seduto accanto a un lago e la sua superficie era inclinata rispetto alla superficie del lago, allora se le condizioni fossero giuste, potresti vedere sei arcobaleni contemporaneamente. Anche se fisicamente possibile, questa situazione è estremamente rara.

Credito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/05/22/is-a-quadruple-rainbow-possible/

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