Al filosofo greco Aristotele viene attribuito il merito di "scoprire" l'arcobaleno nel 350 a.C. Tuttavia, fu solo nel 1665 d.C. che Isaac Newton piantò per la prima volta i semi di quella che in seguito divenne una spiegazione scientifica sul perché gli arcobaleni formino il loro modo di fare. I sette colori nell'arcobaleno - rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola - appaiono sempre nello stesso ordine.
Quali sono le cause dei colori dell'arcobaleno

Mentre un arcobaleno può apparire come se fosse in un punto fisso nel cielo, non lo fa. Tutti vedono un arcobaleno in un punto diverso, a seconda della loro posizione sul terreno e della posizione del sole (o altra fonte di luce). Un altro fatto interessante degli arcobaleni è che nessuna persona vede mai esattamente la stessa cosa. Quello che vedi varia a seconda di come la luce viene piegata e riflessa su di te. Qualcuno che sembra essere in piedi proprio sotto un arcobaleno lo guarderà e lo vedrà da lontano.

I bellissimi colori che vedi quando appare un arcobaleno sono causati dalla luce divisa da un prisma in diversi lunghezze d'onda, che crea uno spettro di colori. Un arcobaleno di solito appare dopo la pioggia, perché quando la luce del sole (luce bianca visibile, che in realtà è una miscela di tutti i colori visibili) passa attraverso le goccioline d'acqua, si piega e si divide nei colori dell'arcobaleno. Le gocce d'acqua sono generalmente gocce di pioggia, ma potrebbero anche provenire da spruzzi a cascata, una fontana, nebbia, rugiada o nebbia. Gli arcobaleni sono costituiti da sette colori perché le goccioline d'acqua dividono la luce solare bianca nei sette colori principali dello spettro della luce visibile.

Tuttavia, se si controlla più da vicino un arcobaleno, si può vedere che ce ne sono più di sette colori individuali. Un arcobaleno non è uno spettro puro, ma costituito da diversi colori che si sono sovrapposti e mescolati insieme. Ci sono semplicemente troppi colori per l'occhio umano per distinguerli tutti.

Quando i colori di un arcobaleno si sovrappongono ai loro bordi, producono una lucentezza di luce "bianca", che rende la parte interna di un arcobaleno molto più luminoso del suo esterno.

Alcuni scienziati pensano che l'indaco sia troppo vicino al blu per essere veramente distinguibile, il che darebbe ad un arcobaleno solo sei colori distinguibili.
Come si formano gli arcobaleni

A l'arcobaleno si forma quando la luce del sole viene dispersa dalle gocce di pioggia nei tuoi occhi. Per poter vedere un arcobaleno è necessario applicare alcune condizioni meteorologiche. Per cominciare, il sole deve essere dietro di te, basso nel cielo e ad un angolo di meno di 42 gradi sopra l'orizzonte. Più in basso è il sole, maggiore è l'arco dell'arcobaleno. Inoltre, ci deve essere pioggia, nebbia o un'altra fonte di goccioline d'acqua di fronte a te.

Quando la luce colpisce una gocciolina d'acqua in un angolo, questa rallenta e cambia direzione. Questo è noto come rifrazione e accade perché l'acqua è più densa dell'aria. Quando la luce entra nell'acqua ad un certo angolo, parte di quella luce viene riflessa dall'interno dell'acqua e quindi lascia la gocciolina. Mentre ritorna nell'aria, il processo di rifrazione si ripete.

Quando vedi un arcobaleno, stai effettivamente guardando la luce rifratta e riflessa da diverse gocce di pioggia, alcune viste con un angolo di 42 gradi (luce rossa ), alcuni con un angolo di 40 gradi (luce blu) e alcuni in mezzo. L'angolo di deviazione è diverso per la luce rossa e la luce blu perché la luce blu è piegata (rifratta) più della luce rossa.

Il momento migliore per vedere un arcobaleno è subito dopo la fine di un temporale, quando c'è ancora vapore acqueo nell'aria. Non vedrai un arcobaleno durante il temporale perché le nuvole bloccano la maggior parte della luce. Se aspetti troppo tempo dopo il temporale, il vapore acqueo nell'aria sarà evaporato. Non vedrai un arcobaleno dopo il clima invernale come le nevicate perché le goccioline d'acqua si congelano in particelle di ghiaccio che disperdono la luce in modi diversi.

Se ti trovi nel posto giusto, vedrai la luce solare dispersa riflessa indietro verso di te. L'arcobaleno colorato appare quando la luce è diffusa da molte goccioline d'acqua, poiché diversi colori escono dalle goccioline da angoli diversi.

Un arcobaleno ha una forma semicircolare perché le goccioline d'acqua non cadono in un foglio piatto, ma a varie distanze e velocità. Tuttavia, nella maggior parte dei casi un arcobaleno appare come parte di un arco, un semicerchio o una forma a "U". Vedi un arcobaleno semicircolare su un terreno pianeggiante all'alba o al tramonto quando il sole è proprio all'orizzonte. Altrimenti, vedi una parte più piccola dell'arcobaleno. Normalmente, puoi vedere non più di un semicerchio di un arcobaleno mentre l'altro semicerchio è nascosto sotto l'orizzonte. Tuttavia, se ti trovi in una posizione più alta rispetto alle goccioline d'acqua, ad esempio in cima a un edificio alto, è possibile vedere un arcobaleno a cerchio completo. Il centro di un arcobaleno è direttamente opposto alla posizione del sole nel cielo, il che significa che puoi vedere più di un arcobaleno mentre il sole si avvicina all'orizzonte.

Se sei fortunato, potresti essere in grado di vedere un doppio arcobaleno (un arcobaleno secondario sopra quello principale). I colori sono in ordine inverso nell'arcobaleno secondario, ed è più debole dell'arcobaleno primario perché più luce fuoriesce da due riflessi che da uno. L'arcobaleno secondario è disperso su una più ampia area del cielo, rendendolo quasi doppio rispetto all'arcobaleno primario.

Gli arcobaleni primari e secondari in un arcobaleno doppio spesso hanno una fascia scura tra di loro. Questa si chiama banda di Alessandro, dopo Alessandro di Afrodisia, che per primo descrisse la banda nel 200 d.C. L'oscurità della banda è dovuta al fatto che nessuna luce solare viene dispersa verso di te dalle goccioline d'acqua tra gli angoli di deviazione del primario e arcobaleni secondari.
Sequenza per i colori dell'arcobaleno

La sequenza per i colori dell'arcobaleno è sempre la stessa - rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violento - perché diversi colori della luce hanno lunghezze d'onda diverse. Il rosso appare sempre per primo, formando l'arco esterno dell'arcobaleno, perché ha la lunghezza d'onda più lunga di circa 650 nanometri. Poiché la luce si piega a 42 gradi per produrre questo colore, puoi quasi sempre vederlo in un arcobaleno, anche se gli altri colori nell'arcobaleno non sono così evidenti.

La luce rossa che vedi in un arcobaleno viene scende leggermente più in alto nell'atmosfera rispetto alle gocce che diffondono la luce viola. Le lunghezze d'onda più brevi subiscono un lieve cambiamento di direzione, il che significa che il viola appare sempre per ultimo sul contorno interno dell'arcobaleno perché ha la lunghezza d'onda più corta di circa 400 nanometri.
Teoria del colore di Isaac Newton

Intorno al 1665, Isaac Newton passò la luce bianca attraverso un prisma e osservò la luce formare un arcobaleno fatto di sette colori diversi. Newton credeva che i colori fossero analoghi alle note della scala musicale che iniziavano con D e non contenevano oggetti taglienti o piatti. Due dei colori - arancione e indaco - corrispondevano a mezzo gradino nella scala. Sebbene l'analogia musicale di Newton sia stata successivamente smentita (quando gli scienziati hanno scoperto che le frequenze musicali e le lunghezze d'onda della luce visibile non sono uguali), la sua teoria del colore ha mostrato che la luce bianca è una miscela di luci di colore diverso e ha aiutato le generazioni future a comprendere meglio la natura della luce.
Altri tipi di arcobaleni

Invece di un arcobaleno, potresti vedere un arcobaleno, un arco lunare o un arcobaleno rosso.

Un arcobaleno è simile a un arcobaleno tradizionale, ma si forma quando la luce del sole interagisce con le gocce d'acqua contenute nella nebbia, nella nebbia o nella nuvola, piuttosto che nelle gocce di pioggia. Le goccioline d'acqua in una nebbia sono tra 10 e 1.000 volte più piccole delle gocce di pioggia e quasi sempre con un diametro inferiore a 0,1 mm. Un arcobaleno può essere conosciuto come un arcobaleno bianco perché, a differenza di un arcobaleno tradizionale con sette colori distinti, è quasi assente di colore. Questo perché le goccioline d'acqua sono così piccole. Mentre la luce si riflette ancora dalla goccia d'acqua verso di te, il processo di diffrazione della luce da parte della goccia ha un effetto dominante. La diffrazione allarga il raggio di luce riflesso, sfocando i colori e dando un aspetto bianco o molto debolmente colorato.

A volte un arco lunare viene chiamato arcobaleno lunare. Ciò si verifica quando la luce viene rifratta dalla luna, attraverso gocce d'acqua nell'aria.

Gli arco lunari sono visti molto raramente perché sono così deboli. La quantità di luce prodotta anche dalla luna piena più luminosa è molto inferiore alla quantità di luce prodotta dal sole. Inoltre, una luna piena non produce abbastanza luce per stimolare i recettori del colore dei coni nell'occhio umano. Tuttavia, i colori sono ancora presenti e possono essere acquisiti con fotografie a lunga esposizione. Gli archi lunari sono più comuni in alcune parti del mondo, come le Hawaii.

Per vedere un arco lunare, la luna deve essere vicina o nella sua fase più completa e con un angolo inferiore a 42 gradi nel cielo. Inoltre, il cielo notturno deve essere molto scuro e deve esserci pioggia che cade di fronte alla luna o un'altra fonte di goccioline d'acqua, come una cascata.

Per vedere un arco lunare, la luna deve essere dietro di te. Il tempo ottimale per individuare il moonbow è di un paio d'ore dopo il tramonto o prima dell'alba.

Se ti capita di vedere un arcobaleno rosso all'alba o al tramonto, hai individuato un arcobaleno monocromatico. In questi momenti della giornata, la luce solare percorre una maggiore distanza nell'atmosfera, distribuendo lunghezze d'onda più brevi di blu e viola. Le lunghezze d'onda blu e viola non possono essere viste dall'occhio umano, quindi l'arcobaleno sembra essere completamente rosso.
Ricordare i colori dell'arcobaleno

Un modo semplice per ricordare i colori dell'arcobaleno nell'ordine corretto è con un mnemonico, una frase che prende la prima lettera di ogni colore e compone una nuova parola. Quando messe insieme, le parole formano una frase che è facile da ricordare. Un mnemonico comune per i colori dell'arcobaleno è Richard Of York Gave Battle In Vain, ma è facile crearne uno che ti piace.

Un altro modo semplice per ricordare la sequenza dei colori di un arcobaleno è il nome " Roy G. Biv. "
Crea il tuo arcobaleno

Tutto ciò che serve per creare il tuo arcobaleno personale è il sole e un tubo dell'acqua. Mettiti con la schiena contro il sole in modo da guardarti lontano. Spruzza il tubo dell'acqua in aria per vedere un mini arcobaleno. Se necessario, spostare il tubo verso l'alto o verso il basso. Funziona meglio in giornate molto soleggiate.

Un altro modo per creare un arcobaleno è tenere un prisma di vetro su una finestra per far passare la luce attraverso di essa.