Quanto può essere alto un arcobaleno? Quanto dista da noi? Dove finisce? La straordinaria immagine dell’arcobaleno sulla Luna?
Sembra che dell’arcobaleno si conosca già tutto. È un fenomeno così familiare da essere presente nei disegni dei bambini, che lo scelgono spesso non solo per la sua bellezza, ma anche perché permette loro di utilizzare tutti i colori principali dei pennarelli custoditi nel portapenne. Eppure, questa semplicità apparente nasconde una complessità che continua a sorprenderci anche in età adulta. L’arcobaleno, con la sua forma perfetta e i suoi colori vibranti, sembra un fenomeno immutabile e intuitivo, ma più lo osserviamo, più scopriamo quanto sia sfuggente, ricco di variabili e capace di stupirci con aspetti inaspettati.
Ad ognuno il suo arcobaleno
Quello che percepiamo come arcobaleno è in realtà il risultato di milioni di riflessi e rifrazioni della luce solare all’interno di gocce di pioggia, che si combinano per creare un arco ordinato di colori nel cielo. Ogni goccia contribuisce una piccola parte a questo spettacolo, generando una visione collettiva di luce e colore. Le gocce di pioggia, mentre cadono, riflettono e rifrangono la luce solare, producendo fasce di colori. Ma solo le gocce che si trovano a un angolo di circa 42° rispetto alla direzione opposta al Sole partecipano alla formazione dell’arcobaleno visibile per l’osservatore. Questo angolo di 42° è determinato dalle proprietà ottiche dell’acqua e dalle leggi fisiche che regolano il comportamento della luce. È proprio questo angolo che conferisce all’arcobaleno la sua caratteristica forma curva e il suo raggio costante. Le altre gocce, che non sono posizionate lungo questo angolo ideale, disperdono la luce in altre direzioni e non contribuiscono alla visione dell’arcobaleno.
Poiché le gocce di pioggia sono in costante movimento a causa della gravità, una goccia che si trova all’angolo di 42° in un momento specifico non lo sarà più un istante dopo, essendo caduta al di fuori del “cono visivo” dell’osservatore. Nel frattempo, nuove gocce entrano in quella posizione ideale, sostituendo le precedenti e mantenendo l’arcobaleno visibile. Ogni goccia contribuisce temporaneamente alla formazione dell’arcobaleno, ma il fenomeno complessivo è reso possibile grazie a un flusso costante di nuove gocce che riflettono e rifrangono la luce all’angolo giusto. Per un altro osservatore, anche se si trova solo a pochi metri di distanza, l’insieme di gocce visibili sarà diverso, rendendo il fenomeno ottico un’esperienza unica e personale per ciascuno. Questa danza incessante tra luce, gocce d’acqua e angoli crea l’illusione di un arco immutabile nel cielo, quando in realtà si tratta di un processo in costante evoluzione.
Le misure di un arcobaleno
La banda colorata dell’arcobaleno, il ventaglio di colori che lo rende così iconico, ha una larghezza angolare di circa 2 gradi. Questo significa che i colori si distribuiscono su un arco che va, per esempio, da 40 gradi per il blu (il colore con la lunghezza d’onda più corta e quindi deviato maggiormente) a 42 gradi per il rosso (il colore con la lunghezza d’onda più lunga e meno deviato).
Questa differenza di angolo è una conseguenza diretta della rifrazione della luce: ogni lunghezza d’onda si comporta in modo leggermente diverso quando attraversa una goccia d’acqua. Quei 2 gradi, che sembrano un dettaglio trascurabile in termini numerici, si traducono in un’esplosione di colori nel cielo contribuendo nella realtà visiva a rendere l’arco sorprendentemente ampio e ben definito
L’altezza
Quando osserviamo un arcobaleno, possiamo avere l’impressione che si formi sempre alla stessa altezza nel cielo, come se fosse una costante immutabile ma non è così. L’altezza dell’arcobaleno è strettamente legata alla posizione del Sole e varia in base alla sua elevazione rispetto all’orizzonte. La forma completa di un arcobaleno è un cerchio perfetto, ma ciò che vediamo dalla superficie terrestre è solo una parte di esso, poiché la restante porzione è nascosta sotto l’orizzonte.
Quando il Sole è basso sull’orizzonte, all’alba o al tramonto, l’arcobaleno appare più alto nel cielo, poiché l’arco si estende sopra l’orizzonte. Man mano che il Sole sale, l’arcobaleno scende, finché, oltre un certo angolo, precisamente 42°, scompare, nascosto al di sotto dell’orizzonte. Ciò accade nelle ore prossime al mezzogiorno, quando il Sole raggiunge il punto più alto del cielo (vicino allo zenit, in base alla latitudine e alla stagione), l’arcobaleno diventa radente al paesaggio o può addirittura non formarsi affatto.
Questo fenomeno si verifica perché il centro del cerchio dell’arcobaleno (punto antisolare), al di sotto dell’orizzonte. Di conseguenza, la parte visibile del cerchio colorato non è accessibile alla vista dell’osservatore, rendendo l’arcobaleno anche praticamente invisibile.
Questo spiega perché gli arcobaleni sono più comunemente osservati nelle prime ore del mattino o nel tardo pomeriggio, quando il Sole si trova a un’altezza ideale. Alla nostra latitudine, l’osservazione di un arcobaleno nelle ore intorno al mezzogiorno è possibile solo a partire dalla fine di ottobre fino ai primi giorni di febbraio. Durante questo periodo, il Sole si trova a un’altezza sufficientemente bassa da consentire la formazione dell’arco nelle ore centrali. Al contrario, da metà febbraio a fine di ottobre, quando il Sole raggiunge altezze più elevate nel cielo, l’arcobaleno non può formarsi nelle ore centrali della giornata.
L’altezza dell’arcobaleno dipende anche dalla posizione dell’osservatore. Da terra: si vede solo un arco parziale, perché la superficie terrestre blocca la parte inferiore del cerchio. Da un punto elevato (come una montagna o un aereo): è possibile vedere un arco più completo o persino un arcobaleno circolare, perché l’osservatore può guardare “sotto” l’arco. Quindi, la posizione e l’altezza dell’osservatore influenzano notevolmente la visibilità dell’arcobaleno e la sua forma apparente nel cielo.
L’effetto visivo dei raggi dell’arcobaleno, quando presenti, funge da indicatore indiretto della posizione del punto antisolare. Sebbene non sia distinguibile come un punto specifico, il ventaglio di raggi colorati che si irradiano nel cielo dà un’indicazione chiara della sua posizione esatta. La convergenza apparente dei raggi, dovuta alla prospettiva, ci permette di individuare il centro dell’arco dell’arcobaleno (o dell’intero cerchio, se ipoteticamente visibile), anche quando il punto antisolare è nascosto dalla curvatura terrestre o da ostacoli naturali.
È interessante notare che, mentre la posizione dell’osservatore non modifica l’angolo a cui si forma l’arcobaleno (determinato dalla fisica della rifrazione della luce), determina quale porzione di esso è effettivamente visibile. Questo equilibrio tra l’altezza del Sole e la posizione dell’osservatore crea una varietà di esperienze visive.
La latitudine dell’osservatore ha pure una influenza significativa. Ai tropici, dove il Sole può raggiungere il punto più alto del cielo, gli arcobaleni completi, o persino circolari, sono più facilmente visibili, soprattutto se ci si trova su un’altura o in volo. Alle latitudini più elevate, invece, dove il Sole si mantiene più basso, l’arcobaleno potrebbe apparire più frammentato o non visibile in certi momenti dell’anno.
Il fenomeno e la Luna
Giocando con l’altezza e la geometria dell’arcobaleno, può accadere che le sue bande colorate si sovrappongano visivamente alla posizione della Luna in alcune specifiche fasi lunari. Questo fenomeno è possibile solo quando la Luna si trova nella porzione di cielo opposta al Sole, configurazione che avviene durante le fasi prossime al plenilunio. In queste rare circostanze, la geometria celeste consente un’interazione visiva tra i due fenomeni, dando vita a uno spettacolo sorprendente. Perché questo accada, devono verificarsi precise condizioni astronomiche e atmosferiche. L’arcobaleno, come noto, si forma sempre nella direzione opposta al Sole. Le fasi lunari coinvolte in questa interazione sono la Luna gibbosa crescente e la Luna gibbosa calante, quando la posizione della Luna si trova nella porzione di cielo opposta al Sole, creando un potenziale allineamento con l’arco colorato. Il fenomeno si manifesta in modo diverso a seconda della fase lunare. Durante la Luna gibbosa crescente, l’allineamento avviene con il tronco destro dell’arcobaleno quando si osserva ad est, prima del tramonto del Sole. Al contrario, durante la Luna gibbosa calante, l’allineamento può verificarsi con il tronco sinistro dell’arcobaleno, osservando ad ovest, poco dopo l’alba, quando il Sole è già sorto.
Un esempio concreto di questo raro fenomeno ci è offerto dalla straordinaria osservazione di Martina Turco, che è riuscita a catturare con una fotografia un momento unico: la Luna che si sovrappone alla banda verde di un arcobaleno.
Lo scatto, effettuato da Siracusa, risale al 15 novembre 2021. La Luna, gibbosa crescente, era sorta alle 15, non era alta in cielo e il Sole che ha generato l’arcobaleno potrebbe essere quello delle 16:30, quando aveva un’altezza di appena 3,2° dall’orizzonte. L’arcobaleno aveva raggiunto un’altezza di circa 39° (l’apice dell’arcobaleno si trovava a 63°azimut, il suo “piede destro a 105° e quello sinistro a 22°) e la Luna a quell’ora si trovava a 15°sopra l’orizzonte e ad un azimut di 100°. Per questo, la Luna, corrisponde al tronco destro dell’arcobaleno e non al suo apice (39°).
Questa immagine rappresenta un raro connubio tra le dinamiche celesti e gli effetti ottici dell’atmosfera. Quello di Martina è anche un esempio tangibile di come l’osservazione paziente e attenta della natura possa rivelare spettacoli di straordinaria bellezza.
Quanto dista da noi un arcobaleno?
Possiamo osservare l’arcobaleno da vicino anche in situazioni semplici e quotidiane, come utilizzando un annaffiatoio. In questo caso, le gocce d’acqua, illuminate dalla luce solare, generano un piccolo arcobaleno che possiamo persino vedere sovrapposto sulle nostre mani, se le posizioniamo nella giusta direzione del getto.
Questo ci offre un assaggio di come l’arcobaleno prenda forma e colore, ma lascia aperta una domanda che ha affascinato generazioni: possiamo mai raggiungere il punto in cui “finisce” un arcobaleno generato dalla pioggia?
Avvicinarsi ad un arcobaleno è una delle esperienze più desiderate ma irraggiungibili della natura. Se provassimo a muoverci verso di esso, svanirebbe o cambierebbe posizione rispetto al nostro movimento poichè è un fenomeno ottico legato anche alla nostra prospettiva.
Eppure, c’è un modo per osservarlo da più vicino: utilizzare un binocolo o fotografarlo con un teleobiettivo!
Con questo strumento, Kevin Saragozza è riuscito a catturare il particolare del “piede dell’arcobaleno“, il punto in cui l’arco colorato sembra nascere o dissolversi, incontrando il paesaggio marino, mentre una nave solca l’orizzonte. Questa foto è una magica visione ravvicinata di un fenomeno che sembra sfuggire continuamente al nostro desiderio di afferrarlo.
Per approfondire, “Arcobaleni sul Vajont tra Natura e Storia“
