Por que o arco-íris tem forma de arco?

Um dia chuvoso acompanhado por raios do Sol. Esses costumam ser os ingredientes básicos para a formação de um arco-íris. Por ser um fenômeno óptico, sua existência não passa de uma ilusão dos olhos humanos, que captam essa luz dispersa pelas gotas de água caindo — literalmente, não é possível tocá-lo. Mesmo assim, chama a atenção tanto por suas cores como pelo seu formato curvado. Mas, afinal, por que o arco-íris tem forma de arco?

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Para explicar o formato de um arco-íris é necessário, antes, entender algumas propriedades da luz, bem como sua refração. A luz do Sol carrega muitos outros comprimentos de ondas além das cores visíveis — aquelas que os olhos humanos conseguem enxergar. Quando não há nada no caminho dessa luz, ela segue em linha reta, mas as gotas de água a refrata, mudando sua direção e, assim, dividindo-a nas sete cores dominantes de um arco-íris — do vermelho ao violeta.

Origem e forma do arco-íris

Na verdade, o arco-íris é um círculo completo, mas é impossível visualizá-lo dessa maneira pois o horizonte atrapalha a vista completa. O fenômeno é causado pela dispersão da luz do Sol, refratada pelas gotículas de água, aproximadamente esféricas, que funcionam como prismas — não apenas as gotas de chuva, mas qualquer evento que deixe partículas de água suspensas, como a neblina ou cachoeiras.

A luz do Sol incide em cada uma das partículas de água e, dentro delas, muda de direção em um ângulo entre 40 e 42°, saindo dali como um reflexo. Ela é refletida em diversas direções, mas como as gotas são relativamente esféricas, é mais intensa entre estes ângulos.

É imprescindível que o observador esteja posicionado entre a chuva (ou qualquer outra fonte de partículas de água) e o Sol, pois é nesse ponto em que os olhos captam essa luz refletida e refratada pela água. Recapitulando, o reflexo é o responsável pela forma e a refração pelas várias cores.

A beleza da ilusão de óptica

O arco-íris não existe de maneira palpável no céu, ou seja, é impossível alcançá-lo ou tocá-lo. Por se tratar de um fenômeno da luz, apenas os olhos conseguem percebê-lo, sempre posicionado entre o Sol e o observador.

É por isso também que ele é observado em diferentes tamanhos, pois, para supor suas dimensões, o cérebro usa qualquer informação próxima para isto. Se próximo ao arco-íris existirem montanhas, por exemplo, ele parecerá maior. Quando isolado, aparenta ser menor.

Algumas vezes, o fenômeno pode surgir acompanhado de outro arco mais enfraquecido. Isso acontece por conta da reflexão adicional da luz nas gotas de água, o que faz com que as cores sejam invertidas em relação ao arco mais vibrante que tem o azul na parte mais externa, e o vermelho na interna.

Fonte: The Conversation