L’arcobaleno: cos’è, come si forma, quando e perchè. La didattica su un fenomeno ottico molto suggestivo

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L’arcobaleno è un fenomeno ottico e meteorologico che si può osservare quando la luce del Sole attraversa le gocce d’acqua rimaste in sospensione nell’aria dopo un temporale, o presso una cascata o una fontana.

Visivamente è un arco composto da sette colori principali: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto, con il rosso all’esterno e il viola nella parte interna. Gli arcobaleni più spettacolari possono essere osservati quando metà del cielo è ancora scuro per le nuvole di pioggia e l’osservatore si trova in un punto con sopra il cielo sereno. L’effetto dell’arcobaleno è anche comune vicino alle cascate o alle fontane. Da un aeroplano, si ha l’opportunità di vedere un arcobaleno a forma di cerchio intero, con l’ombra dell’aereo nel suo centro. È difficile fotografare l’arco completo di un arcobaleno, in quanto sarebbe necessario un obiettivo grandangolare molto spinto.

Fin dall’antichità l’arcobaleno è sempre stato considerato un fenomeno atmosferico affascinante e legato alle divinità.

Nella Bibbia, l’arcobaleno è un simbolo del Patto di alleanza tra Dio e l’uomo. Dopo il diluvio universale, fu la promessa di Dio a Noè che non avrebbe mai più inondato l’intera Terra.

Per la filosofia buddista, l’arcobaleno è la scala con la quale Buddha ridiscende dal cielo. Anche in Cina l’arcobaleno assume un significato: l’insieme dei suoi colori rappresenta l’unione dello yin e dello yang, l’armonia dell’universo e della sua fecondità.

Già Aristotele aveva tentato di spiegare scientificamente la formazione dell’arcobaleno, ma fu solo con Cartesio che si ebbero i primi trattati matematici corretti su questo fenomeno.

La formazione dell’arcobaleno è determinata da tre effetti ottici distinti: rifrazione, riflessione e dispersione. I raggi solari infatti, quando entrano in una goccia di pioggia, supposta sferica, vengono rifratti, cioè deviano la loro traiettoria. Ciò deriva da un principio fisico che si verifica quando un raggio luminoso passa da un ambiente poco denso (l’aria) ad uno più denso (l’acqua). Poiché questa deviazione è leggermente diversa per i vari colori che compongono la luce bianca (quella del Sole), avviene anche il fenomeno della dispersione. In pratica quello che inizialmente era un unico raggio di luce bianca, diventa un fascio di luce colorata. Quando infine questo fascio colorato arriva alla parete opposta della goccia, esso viene riflesso e rimandato indietro verso l’osservatore che può vederlo perché si evidenzia bene sul fondo scuro della nube che lo forma.

Il principio ottico che abbiamo descritto è lo stesso che causa la dispersione della luce quando osserviamo un brillante.

Cartesio spiegò anche il perché l’arcobaleno ha la forma di “arco” più o meno completo, che noi vediamo in cielo. Essa infatti è dovuta al fatto che noi vediamo i raggi che arrivano al nostro occhio dall’insieme delle gocce che formano la nube. Per questo l’arcobaleno ci appare molto grande quando la nube è lontana e un po’ più piccolo quando la nube è vicina.