53. Pontes de cor

   Eis um fenómeno que tem fascinado a Humanidade (e provavelmente mesmo os seus antepassados mais próximos): um arco-íris. A sua beleza e cores dificilmente passam despercebidas… Na maioria das culturas, a explicação mítico-religiosa vê o arco-íris como a ponte que as almas atravessam a caminho do céu. Alguns mitos vêem-no como o rio de onde as almas celestiais bebem, outros consideram-no a baínha das vestes de Deus e ainda outros como uma cadeira onde Deus se senta.

   Mas o que é verdadeiramente um arco-íris? Como se forma? Tem sempre esta forma? Há vários tipos de arco-íris? Que cores são aquelas? De onde vêm? O Universo é composto de ondas e partículas, coexistindo as duas na mesma entidade. A luz é transmitida por fotões, que tanto exibem comportamento de partículas como exibem comportamento de ondas. O que os Seres Humanos chamam de «luz» é uma pequeníssima parte do enorme leque e
variedade de ondas electromagnéticas. A luz visível tem um comprimento de onda entre 390 nanómetros e 780 nanómetros. Como a luz também se comporta como ondas, desloca-se como uma série de «altos» e «baixos». A distância entre o topo de duas ondas seguidas é o comprimento de onda (representado pela letra grega «lambda» λ). A intensidade da luz é determinada pela «altura» da onda. Quanto maior for o comprimento de onda, menor é a sua intensidade e vice-versa (da mesma forma que uma mola, que à medida que é esticada fica menos alta…)   A luz tem diversas «cores» e cada cor corresponde a um comprimento de onda diferente.
Mas enquanto o comprimento de onda é um dado objectivo, as cores são subjectivas, dependendo de quem as está a «observar» ou do que as está a observar… É ao cérebro que cabe fazer a «interpretação» dos comprimentos de onda que os olhos podem captar como as diversas cores. Cérebros diferentes poderão até interpretá-las de forma diferente, mas chamam o mesmo nome aos mesmos comprimentos de onda. Há ainda doenças específicas que impedem o cérebro de interpretar alguns comprimentos de onda ou aos olhos de os captarem, o Daltonismo é apenas uma dessas doenças.

   Foi o físico inglês Isaac Newton (1643-1727) quem, usando um prisma, demonstrou (não foi o primeiro a aperceber-se do fenómeno, mas foi o primeiro que se sabe tê-lo descrito em termos científicos) que efectivamente a luz visível era composta de diversas «cores», do azul ao vermelho. A grande maioria das pessoas consegue discernir apenas seis cores, e o próprio Newton viu apenas cinco cores, e adicionou mais duas apenas para fazer analogia com as 7 notas musicais. Apesar de cada «cor» ter o seu comprimento de onda diferente, os olhos humanos não conseguem distinguir cada uma quando as vêem simultaneamente num mesmo raio de luz. No entanto, devido à sua passagem pelo prisma, a luz perde velocidade e cada comprimento de onda é refractado com um ângulo diferente. Dessa forma, emerge dividida em raios de luz de cores diferentes. Por exemplo, a velocidade da luz através de um diamante é aproximadamente 124 milhões de metros por segundo, enquanto que através do vácuo é 299 milhões, 792 mil e 458 metros por segundo. Ou seja, é perto de 58% inferior…

   Um arco-íris é produzido de uma forma semelhante. Quando há gotas de águas suspensas na atmosfera, a luz do sol que incide sobre elas é refratada da mesma forma que num prisma (a velocidade da luz através do vidro do prisma é cerca de 2 milhões de metros por segundo e através da água é 2 milhões e 250 mil metros por segundo, o suficiente para também refratar a luz). Cada minúscula gota de água funciona como um prisma e quando a luz do Sol se encontra por trás do observador e a um ângulo baixo, o raio de luz entra na gota de água (na horizontal) e é reflectido no seu interior. Como cada comprimento de onda (cada «cor») é reflectido com um ângulo diferente (a luz azul a um ângulo de 40,6º e a luz vermelha a um ângulo de 42º), o raio de luz é refractado nas suas diferentes cores e é visível ao observador (que se encontra de costas para a fonte de luz) como um arco-íris, que tem a forma circular da gota de água (a parte inferior do círculo reflectido é geralmente tapado pela Terra, se bem que do topo de montanhas ou em aviões possa ser possível ver quase todo círculo do arco-íris).                                               

    Todos os arcos-irís são duplos, um arco logo acima do outro, ainda que muias vezes o segundo arco seja tão pálidos que não se vê. Na primeira imagem deste artigo é possível ver um desses arcos secundários por cima do principal, mais pálido do que o principal. Na formação do segundo arco-íris, o mecanismo de refração da luz é o mesmo. O arco principal é produzido pela refracção de luz em gotas de água. O segundo arco surge quando há gotas nas quais os raios de luz são reflectidos duas vezes dentro da gota de água. As gotas onde a luz é reflectida uma vez produzem o arco principal e as gotas onde luz é reflectida duas vezes produzem o arco secundário. As cores do segundo arco são invertidas (a cor vermelha no interior e o azul no exterior) devido à dupla reflexão interna. Além disso o arco secundário é mais ténue 43% (devido à maior amplitude de reflexão total) e, pela mesma razão, o segundo arco é 1,8 vezes mais largo do que o principal. Como é mais ténue, as cores exteriores não são completamente visíveis, pelo que parece menor (o que não corresponde à verdade). Eis a razão pela qual pode surgir um segundo arco sobre o primeiro.

   Mas nem só o Sol pode produzir arco-íris. Eis um arco-íris lunar… O ponto mais brilhante dentro do arco-íris lunar é Vénus. Obviamente a Lua está atrás do observador que tirou a foto.

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