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Por que o arco-íris tem forma de arco?

Ele não tem. Na verdade, o arco-íris é um círculo. Entenda no nosso infográfico.

Por Maria Clara Rossini, Bruno Vaiano Atualizado em 16 jul 2021, 15h43 - Publicado em 5 jul 2021, 21h00

Ele não tem. Na verdade, o arco-íris é um círculo – mas só conseguimos ver parte dele porque o horizonte se mete no caminho. Dá só uma olhada, aqui no link, em como a gente vê o dito cujo quando estamos em um avião, sem o chão para atrapalhar.

Para responder por que o arco-íris é redondo, de quebra também precisamos explicar por que ele é colorido.

Aquilo que chamamos de cores são ondas eletromagnéticas de comprimentos diferentes. O nosso cérebro interpreta as ondas mais longas como vermelho, enquanto as ondas mais curtas viram o violeta. O amarelo, verde, azul e todas as nuances de cor ficam entre esses dois extremos.

A luz emitida pelo Sol é chamada de luz branca, o que significa que ela contém todas essas ondas misturadas dentro de si. Quando a luz branca bate em uma maçã, a fruta só reflete o comprimento vermelho, e por isso essa é a cor que vemos.

Os comprimentos de onda contidos na luz branca podem ser separados, formando um arco-íris. Isso ocorre quando a luz atravessa um meio diferente e depois é refletida de volta, como no prisma de Newton. As ondas de comprimento mais curto mudam mais a sua trajetória em comparação com as ondas longas. Então o violeta distorce mais que o verde, e o amarelo distorce mais que o vermelho.

Por causa dessa diferença nos comprimentos de onda é que as cores se dividem sempre com o vermelho em uma ponta (que sofre menos distorção) e o violeta na outra (que sofre mais distorção).

Ilustração mostrando a luz do sol batendo numa gota d'água, refletindo e se decompondo em várias cores e chegando aos olhos de uma pessoa.
Arte/Superinteressante

Com o arco-íris do céu é a mesma coisa, a diferença é que os prismas são as minúsculas gotas d’água que ficam suspensão no ar após uma chuva. Os raios solares entram na gota, são refletidos de volta e chegam aos nossos olhos. 

Esclarecida essa parte, vamos entrar em detalhes sobre a geometria do arco. Para ver um arco-íris, você precisa estar em uma posição muito específica em relação ao Sol e às gotas de água, porque ele não é um objeto físico, e sim um fenômeno óptico. Alguém que estiver “embaixo” ou “atrás” do arco-íris que você está vendo não consegue enxergá-lo.

O arco-íris só é visível se a luz vier de trás do observador, bater nas gotas e voltar para ele a um ângulo entre 40º a 42º. Essa é janela de ângulos dentro da qual as gota-prisma refletem luz que podemos ver. Acima do violeta há o ultravioleta, é claro. E abaixo do vermelho, o infravermelho. Essas outras frequências de luz, invisíveis aos olhos humanos, são refletidas em ângulos diferentes. Caso pudéssemos vê-las, o arco-íris ocuparia uma fatia imensa do céu e teria mais cores no degradê.

Ilustração mostrando como o arco-íris tem formato de arco.
Arte/Superinteressante

 

Como cores diferentes fazem curvas mais fechadas ou mais abertas quando são refletidas pelas gotículas de água, cada gotícula vai contribuir com uma cor. Veja o desenho abaixo: o prisma mais alto na atmosfera reflete o vermelho na direção dos olhos do observador, porque a cor vermelha faz uma curva mais aberta. Já o prisma mais baixo reflete o violeta, que faz uma curva mais fechada.

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Todas as gotas estão refletindo todas as cores, é claro. O ponto é que só uma delas viaja exatamente na direção dos seus olhos, porque só uma delas foi refletida no ângulo exato para isso – que, repetimos, varia entre 40º e 42º. O arco-íris é uma obra coletiva, fruto da decomposição da luz solar por um conjunto de gotas d’água na atmosfera que estão em uma certa posição em relação ao observador.

 

 

Ilustração mostrando a luz do sol batendo em duas gotas d'água, refletindo e se decompondo em várias cores e chegando aos olhos de uma pessoa.

Depois dessa longa explicação, estamos preparados para entender a forma de arco. Qualquer ponto do céu que…

1. contenha gotículas de água em suspensão;
2. esteja localizado em um ângulo entre 40º e 42º em relação a seus olhos.

…vai contribuir com o arco-íris. E esses pontos do céu se distribuem justamente ao longo de um cone imaginário que sai dos seus olhos e engloba todo o seu campo de visão. A base desse cone imaginário é o círculo correspondente ao arco-íris. Veja a ilustração abaixo.

Ilustração mostrando como o arco-íris tem formato de arco.

Arte/Superinteressante

Ou seja: o arco íris é consequência de um fato geométrico básico. Todas as linhas que você pode traçar entre a base e o ápice de um cone estão inclinadas no mesmo ângulo. Muitas coisas no nosso dia a dia demonstram essa mesma propriedade.

Por exemplo: um guarda chuva só abre porque todas as varetas que mantêm o tecido esticado vão mudando de ângulo em relação ao cabo simultaneamente. Quando isso não acontece, uma vareta sobre mais rápido que a outra e ele fica torto – perde a forma circular.

Você pode imaginar um arco-íris como um guarda-chuva de luz que se fecha na direção dos seus olhos – localizados na ponta do cabo.

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