Todos nós conhecemos aquele lindo semicírculo que aparece no céu quando chove ou choveu e o sol nasce: O arco-íris é um fenômeno óptico e meteorológico que intriga a humanidade desde sempre: aparece nas lendas, na Bíblia, no cinema e nos videogames, e ainda tem sua própria data comemorativa: em 3 de abril, conhecido como "Dia Mundial do Arco-Íris". Mas como exatamente ele é formado e quais fatores são necessários para seu aparecimento?

O arco-íris, por definição, é o aparecimento na atmosfera da Terra de um arco multicolorido, que às vezes pode ser duplo. Isso ocorre devido à decomposição da luz solar quando ela passa por gotículas de água, devido ao fenômeno de refração e reflexão, ou seja, quando a luz solar entra por uma gota d´água, ela muda de direção devido à diferença de velocidade entre o ar e a água (a luz viaja em velocidades diferentes por meios diferentes).

Como consequência, a luz refratada dentro da gota atinge a superfície interna e é refletida de volta para a frente da gota. Em seguida, é refratado uma segunda vez à medida que sai da gota, separando-se em suas cores componentes (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo, violeta) porque cada cor viaja em um comprimento de onda diferente. Ou seja, cada gota de chuva atua como um pequeno prisma, e a combinação de todas essas gotículas na atmosfera espalhando a luz é o que cria o arco-íris que vemos da superfície.

Diagrama da formação do arco-íris pela ação do sol e da chuva.

Às vezes, podemos observar um arco secundário que envolve o primário, cuja intensidade é mais fraca e com a ordem das cores invertida. Agora, por que ele assume a forma de um arco? Isso ocorre porque a luz que emerge das gotas de chuva após uma reflexão interna tem um desvio específico em relação ao caminho reto que a luz percorre, causado pela entrada da luz na gota d´água. Como consequência, apenas certas gotículas de luz solar gerarão o arco quando vistas da localização do observador: essas gotículas são as que formam a borda do arco-íris.

Vale ressaltar que cada raio de sol muda de direção três vezes ao passar pela gota de chuva: primeiro entra na gota, com uma leve refração. Em seguida, ele se move para a extremidade oposta da gota e é refletido no lado interno dela, para ser refratado novamente quando sai da gota de chuva na forma de luz espalhada. A quebra de cores é possível porque cada comprimento de onda refrata em um ângulo diferente, gerando cada cor do arco-íris que observamos.

Às vezes, podemos observar arco-íris duplos em certas condições atmosféricas.

Do solo, o arco-íris parece um semicírculo porque o horizonte bloqueia a outra metade do círculo, mas na realidade todo o fenômeno é um círculo. Isso pode ser visto de um avião ou de um ponto muito alto com uma visão desobstruída, como uma montanha: Nesses casos, o arco-íris será mostrado como um círculo. Outro detalhe é que, na borda interna do arco, as cores se sobrepõem devido às propriedades de refração, produzindo um brilho esbranquiçado de luz que torna a parte interna mais brilhante que a parte externa do arco-íris.

Além disso, por que um arco-íris só se forma em certas ocasiões? Bem, isso se deve aos fatores necessários para que o fenômeno ocorra. Primeiro, o Sol deve estar em uma altura específica para que o arco-íris, que aparecerá no lado oposto do céu, fique no ângulo reto. Isso só acontece de manhã ou à tarde, nunca perto do meio-dia. Então, precisamos de gotículas de água suspensas na atmosfera no lado oposto ao Sol (o fato de estar chovendo não é suficiente). Tudo isso torna o arco-íris um fenômeno ainda mais interessante de se observar, pois o fato de se manifestar indica que há um número específico de fatores que se uniram.

Para concluir, os arco-íris mais marcantes estão associados ao Sol, mas você sabia que eles também podem ocorrer com a luz da Lua? Embora sejam mais difíceis de ver, quando nosso satélite está na posição correta, também podemos ter um arco-íris lunar. Então, vamos observar o céu dia e noite!

Você sabia que existem arco-íris lunares?