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Arco-íris

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Semi-círculo do arco-íris duplo (segundo um pouco discernível) em Wrangell-St. Elias National Park, Alaska.

Rainbows são óptico e meteorológico fenómenos que provocam um espectro de luz para aparecer no céu quando o Sun brilha sobre gotas da umidade na atmosfera da Terra . Eles tomam a forma de uma multicolorida arco, com vermelho na parte exterior do arco e violeta na seção interna do arco. Mais raramente, um arco-íris secundário é visto, que é um segundo arco, mais fraca, do lado de fora do arco principal, com as cores na ordem inversa, isto é, com violeta no exterior e no interior vermelho.

Rainbow-diagrama-ROYGBIV.svg

Um arco-íris abrange um espectro contínuo de cores. Tradicionalmente, contudo, é a sequência quantificada. A sequência mais citada e lembrada, em Inglês, é de Newton sétuplo vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. " Roy G. Biv "e" Richard Of York Deu Battle in Vain "são populares mnemônicos.

Rainbows pode ser causada por outras formas de água do que chuva, incluindo névoa, spray, orvalho, nevoeiro e gelo. Além disso, o arco-íris pode ter outros do que um arco (arco), incluindo listras, círculos, ou mesmo chamas formas. (Ver arco circumhorizontal).

Visibilidade

-?ris podem também formar em névoa, tal como o de uma cascata
Rainbows também podem formar no spray criado por ondas (chamados de arcos spray).

Rainbows pode ser observado sempre que houver água cai no ar e luz do sol brilhando por trás de uma pessoa a um baixo altitude ângulo (no solo). O arco-íris mais espectaculares exibições acontecem quando metade do céu ainda está escuro com nuvens eo observador está em um local com céu claro no sentido da Sun. O resultado é um arco-íris luminosa que contrasta com o fundo escurecido.

O efeito arco-íris também é visto comumente perto cachoeiras ou fontes. Franjas do arco-íris por vezes pode ser visto nas bordas das nuvens em contraluz e bandas como verticais no distante chuva ou Virga. O efeito pode também ser criada artificialmente por dispersão de gotículas de água para a atmosfera durante um dia de sol. Raramente, uma moonbow, arco-íris lunar ou noite -time arco-íris, pode ser visto em noites enluaradas fortemente. Como humano percepção visual de cor é pobre com pouca luz, moonbows são muitas vezes consideradas branco.

É difícil para fotografar o arco completo de um arco-íris, pois isso exigiria um ângulo de visão de 84 °. Para Câmera de 35 mm de uma lente com uma distância focal de 19 mm ou menos lente grande angular seria necessário. De um avião, um tem a oportunidade de ver todo o círculo do arco-íris, com a sombra do avião no centro. Este fenômeno pode ser confundido com o glória, mas a glória é geralmente muito menor, cobrindo apenas a 5 ° -20 °.

Explicação científica

A aparência do arco-íris é causada por dispersão da luz solar como ele passa por pingos de chuva. A luz é o primeiro refractada à medida que entra na superfície da gota de chuva, reflectida pela parte de trás da gota, e novamente refractada em que deixa a gota. O efeito global é que a luz que é reflectida de volta sobre uma vasta gama de ângulos , com a luz mais intensa a um ângulo de 40 ° -42 °. O ângulo é independente do tamanho da gota, mas que dependem da sua índice de refração. A água do mar tem um índice de refracção mais elevado do que a água da chuva, de modo que o raio de um "arco-íris em água do mar é menor do que um verdadeiro arco-íris. Isto é visível a olho nu por um desalinhamento destas curvas.

O valor pelo qual a luz é refratada depende da sua comprimento de onda, e portanto a sua cor. A luz azul (comprimento de onda mais curto) é refractado com um ângulo maior do que a luz vermelha, mas, porque a área da parte de trás da gotícula tem um ponto focal no interior da gotícula, o espectro si atravessa, e, portanto, a luz vermelha parece ser maior no céu, e forma o exterior da cor do arco-íris. Contrariamente à crença popular, a luz na parte de trás da gota de chuva não sofre reflexão interna total e alguma luz que emerge a partir da parte traseira. No entanto, a luz que sai da parte de trás da gota de chuva não criar um arco entre o observador e o sol porque espectros emitido a partir da parte de trás da gota de chuva não tem um máximo de intensidade, tal como os outros íris visível fazer, e, portanto, a mistura de cores juntos ao invés de formar um arco-íris.

Os raios de luz entrar em um raindrop de uma direção (tipicamente uma linha reta desde o Sun ), refletem fora da parte de trás do pingo de chuva, e se espalham como eles deixam a gota de chuva. A luz deixando o arco-íris está espalhada por uma grande angular, com uma intensidade máxima de 40,6 ° -42 °.
A luz branca separa em diferentes cores ( comprimentos de onda) ao entrar no pingo de chuva porque a luz vermelha é refratada por um ângulo menor do que a luz azul. Ao deixar o pingo de chuva, os raios vermelhos viraram através de um ângulo menor do que os raios azuis, produzindo um arco-íris.

Um arco-íris não existe realmente em um local específico no céu. É um ilusão óptica cuja posição aparente depende da posição do observador e a posição do sol. Todas as gotas de chuva refratam e refletem a luz do sol da mesma forma, mas somente a luz de algumas gotas de chuva atinge o olho do observador. Esta luz é o que constitui o arco-íris para aquele observador. A posição de um arco-íris no céu é sempre na direcção oposta do Sol em relação ao observador, e o interior é sempre ligeiramente mais brilhante do que o exterior. A curva é centrada na sombra da cabeça do observador, ou mais exactamente ao ponto anti-solar (que está abaixo da horizonte durante o dia), aparecendo a um ângulo de 40 ° -42 ° em relação à linha entre a cabeça do observador e sua sombra. Como resultado, se o sol é maior do que 42 °, então o arco-íris está abaixo do horizonte e não pode ser vista como não são geralmente suficientes gotas de chuva entre o horizonte (isto é: a altura do olho) e o solo, para contribuir. Exceções ocorrem quando o observador é elevado acima do solo, por exemplo, em um avião (ver acima), no topo de uma montanha, ou acima de uma cachoeira.

Variações

Alguma luz reflete duas vezes dentro da gota de chuva antes de sair para o telespectador. Quando a luz incidente é muito brilhante, isto pode ser visto como um arco-íris secundário, mais brilhante a 50 ° -53 °.
A recursos duplo arco-íris cores invertidas no exterior arco (secundário), com o escuro Banda de Alexandre entre os arcos.

Ocasionalmente, um segundo, dimmer, e mais espessa do arco-íris secundário é visto fora do arco principal. ?ris secundárias são causadas por uma dupla reflexão da luz solar no interior das gotas de chuva, e aparecer em um ângulo de 50 ° -53 °. Como um resultado da segunda reflexão, as cores do arco-íris secundário são invertidas em relação à curva primário, com azul no exterior e no interior vermelho. A área escura do céu apagado situada entre as curvas primárias e secundárias é chamado Banda de Alexandre, após Alexander de Aphrodisias que primeiro o descreveu.

Um terceiro, ou terciário, arco-íris pode ser visto em raras ocasiões, e alguns observadores relataram ter visto rainbows quádruplos em que um arco mais externa fraca tinham uma aparência ondulando e pulsante. Estes arcos-íris apareceria no mesmo lado do céu como o Sol, tornando-os difíceis de detectar. Um tipo de arco-íris terciário carrega com ele a aparência de um arco-íris secundário imediatamente fora da curva principal. O arco externo estreitamente espaçadas foi observada de forma dinâmica para formar ao mesmo tempo que a mais exterior (terciário) do arco-íris desaparece. Durante essa mudança, os dois arco-íris restantes foram observados para fundir em uma faixa de luz branca com uma faixa exterior e interior vermelho azul. Esta forma particular de arco-íris dobrou não é como o arco-íris duplo clássico devido tanto espaçamento entre as duas curvas e que as duas partes curvas posicionamento idêntico cor normal antes de se fundir. Com ambos os arcos, a cor interna é azul ea cor exterior é vermelha.

Arco-íris de ordem superior foram descritos por Felix Billet (1808-1882) que descreveu as posições angulares até os 19 th -Ordem arco-íris. Um padrão que chamou de "rose" . No laboratório, é possível observar o arco-íris de ordem superior usando extremamente brilhante e bem luz colimada produzida por lasers . Um arco-íris de sexta ordem foi observada pela primeira vez por K. Sassan em 1979 usando um HeNe feixe de laser e uma gota de água pingente. Até os 200 th -order arco-íris foi relatado por Ng et al. em 1998, utilizando um método semelhante, mas um feixe de laser de iões de árgon.

Uma fotografia com contraste de um arco-íris supranumerários, com arcos verdes e roxas adicionais dentro da curva principal.
?ris primárias e secundárias são visíveis, bem como um primário e uma reflectida fracamente visível reflectida secundário.

Rainbows supranumerários

Um arco-íris supranumerário é um fenômeno pouco freqüente, que consiste em vários arco-íris fraco no lado interno do arco-íris primário, e muito raramente também fora do arco-íris secundário. Rainbows supranumerários são ligeiramente destacado e tem faixas de cores pastel que não se encaixam no padrão habitual.

Não é possível explicar a sua existência usando geométricas clássicas óptica . Os arcos-íris alternadas fracas são causadas por interferência entre os raios de luz seguintes ligeiramente diferentes caminhos com comprimentos ligeiramente diferentes dentro das gotas de chuva. Alguns estão em raios fase, reforçando mutuamente através interferência construtiva, a criação de uma banda brilhante; outros estão fora de fase em até metade de um comprimento de onda, cancelando-se mutuamente através de interferência destrutiva, e criando uma lacuna. Tendo em conta os diferentes ângulos de refração para raios de cores diferentes, os padrões de interferência são ligeiramente diferentes para raios de cores diferentes, de modo que cada faixa brilhante é diferenciado na cor, criando um arco-íris em miniatura. Rainbows supranumerários são mais clara quando os pingos de chuva são pequenos e de tamanho similar. A própria existência do arco-íris supranumerários foi historicamente uma primeira indicação da onda natureza da luz, ea primeira explicação foi fornecida por Thomas Young em 1804 .

Os arcos-íris, arco-íris refletido reflexão, arco-íris de fogo

Arco-íris primário e reflexão no por do sol

Outras variantes do arco-íris são produzidos quando a luz solar reflete fora de um corpo de água. Onde a luz solar reflete fora da água antes de alcançar as gotas de chuva, ela produz um arco-íris de reflexão. Tal arco-íris compartilha os mesmos parâmetros como um arco-íris normal, mas engloba uma muito maior arco quando tudo isso é visível. Ambos os arcos-íris de reflexão primárias e secundárias podem ser observados.

Um arco-íris refletido é produzido quando a luz que foi refletida primeiro fora de um corpo maior de água reflete, em seguida, os pingos de chuva no interior antes de chegar ao observador. [Ver http://www.eo.ucar.edu/rainbows/rnbw8.gif]

Outra variante de arco-íris é produzido quando a luz solar é refletida por nuvens. O arco-íris de fogo ou arco circumhorizontal às vezes pode ser visto nas nuvens cirrus com cristais de gelo (normalmente, pelo menos, 6 km acima do nível do mar) e com o sol, pelo menos, 58 ° acima do horizonte.

História científica

Na Dinastia Song China (960-1279), um polymathic estudioso-oficial chamada Shen Kuo (1031-1095) a hipótese de, como um certo Sun Sikong (1015-1076) fez antes dele-íris que foram formados por um fenômeno de luz solar encontrando gotas de chuva no ar. Paul Dong escreve que a explicação de Shen do arco-íris como um fenômeno de refração atmosférica "é, basicamente, de acordo com princípios científicos modernos."

O Persa astrônomo, Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311) deu uma explicação bastante precisa para o fenômeno do arco-íris. Este foi elaborado em por seu aluno, Kamal al-Din al-Farisi (1260-1320), que deu uma explicação mais satisfatória matematicamente do arco-íris.

Na Europa , o trabalho de Robert Grosseteste na luz foi continuado por Roger Bacon, que escreveu em seu Opus Majus de 1268 sobre experimentos com a luz que brilha através de cristais e gotas de água mostrando as cores do arco-íris. Teodorico de Freiberg também é conhecido por ter dado uma explicação teórica precisa de ambos os arco-íris primário e secundário em 1307. Ele explicou o arco-íris primário, notando que "quando a luz solar cai em gotas individuais de umidade, os raios passam por duas refrações (mediante ingresso e saída) e uma reflexão (na parte de trás da gota) antes da transmissão para o olho do observador ". Ele explicou o arco-íris secundário através de uma análise semelhante envolvendo duas refrações e duas reflexões.

Esboço René Descartes 'de arco-íris como primários e secundários são formados

Descartes 1.637 tratado, Discurso do Método, avançou ainda mais essa explicação. Sabendo-se que o tamanho das gotas de chuva não pareceu afectar o arco-íris observaram, experimentou com raios de luz que passa através de uma grande esfera de vidro cheio de água. Ao medir os ângulos que os raios emergiram, concluiu que o arco principal foi causada por uma única reflexão interna dentro da gota de chuva e que uma curva secundária poderia ser causado por duas reflexões internas. Ele apoiou esta conclusão com uma derivação da lei de refração (posteriormente, mas de forma independente, Snell) e calculou corretamente os ângulos para ambos os arcos. A sua explicação das cores, no entanto, foi baseada em uma versão mecânica da teoria tradicional que as cores foram produzidos por uma modificação de luz branca.

Isaac Newton foi o primeiro a demonstrar que a luz branca foi composta pela luz de todas as cores do arco-íris, que um copo prisma pode separar-se em todo o espectro de cores, rejeitando a teoria de que as cores foram produzidos por uma modificação de luz branca. Ele também mostrou que a luz vermelha é refratada menos do que a luz azul, que levou à primeira explicação científica das características principais do arco-íris. Teoria corpuscular de Newton da luz era incapaz de explicar rainbows supernumary, e uma explicação satisfatória não foi encontrado até Thomas Young percebeu que a luz se comporta como uma onda em certas condições, e pode interferir com o próprio.

O trabalho de Young foi refinado na década de 1820 por George Biddell Airy, que explica a dependência da intensidade das cores do arco-íris no tamanho das gotículas de água. Descrições físicas modernos do arco-íris são baseados em Espalhamento Mie, trabalho publicado por Gustav Mie em 1908. Os avanços em métodos computacionais e teoria óptica continuar a levar a uma compreensão mais completa do arco-íris. Por exemplo, Nussenzveig fornece uma visão moderna.

Cultura

Religião e mitologia

A extremidade de um arco-íris.

O arco-íris tem um lugar na lenda devido à sua beleza e à dificuldade histórica para explicar o fenômeno.

Na mitologia grega , o arco-íris foi considerada um caminho feito por um mensageiro ( Iris) entre a Terra eo Céu. Em Mitologia chinesa, o arco-íris era uma fenda no céu selado por Goddess Nüwa usando pedras de cinco cores diferentes. Na mitologia hindu , o arco-íris é chamado Indradhanush, ou seja, o arco de Indra, o Deus de relâmpagos e trovão. Na mitologia nórdica , um arco-íris chamado Bifröst ponte conecta os reinos de ?sgard e Midgard, casas dos deuses e humanos, respectivamente. O irlandês esconderijo secreto do leprechaun para o seu pote de ouro é dito geralmente estar na extremidade do arco-íris. Este local é impossível de alcançar, pois o arco-íris é um efeito óptico, que depende da localização do espectador. Ao caminhar em direção ao final de um arco-íris, ele vai passar mais longe.

Depois Dilúvio de Noé, a Bíblia relata que o arco-íris ganhou significado que o sinal da promessa de Deus de que a vida terrestre nunca mais seria destruído pela inundação (Gênesis 9,13-15):

Pus o meu arco nas nuvens, e ele será um sinal da aliança entre mim ea terra. Quando eu trago nuvens sobre a terra eo arco é visto nas nuvens, eu me lembrarei do meu pacto, que está entre mim e vós e todo ser vivente de toda a carne; e as águas não se tornarão mais em dilúvio para destruir toda a carne.

Outro retrato antigo do arco-íris é dada na Epopéia de Gilgamesh : o arco-íris é o "colar de jóias da Grande Mãe Ishtar "que levanta para o céu como uma promessa que ela" nunca vai esquecer estes dias do grande dilúvio "que destruiu seus filhos. ( A Epopéia de Gilgamesh , Tablet Eleven)

Então Ishtar chegou. Ela levantou-se o colar de grandes jóias que seu pai, Anu, tinha criado para agradar a ela e disse: "deuses celestiais, tão certo como esse colar de jóias paira sobre o meu pescoço, eu nunca vou esquecer estes dias do grande dilúvio. Vamos todos dos deuses, exceto Enlil vir à oferta. Enlil não pode vir, pois, sem razão que ele trouxe o dilúvio que destruiu o meu povo ".

Arte

O arco-íris ocorre freqüentemente em pinturas. Frequentemente estes têm um significado simbólico ou programática (por exemplo, Albrecht Dürer de Melancolia I). Em particular, o arco-íris aparece regularmente na arte religiosa (por exemplo, Do de Joseph Anton Koch Noah Thanksoffering). Pintores de paisagens românticas como Turner e Constable estavam mais preocupados com a gravação de efeitos fugazes de luz (por exemplo, de Constable Catedral de Salisbúria do Meadows). Outros exemplos notáveis aparecem no trabalho de Hans Memling, Caspar David Friedrich, e Peter Paul Rubens .

A menina cega, pintura a óleo (1856) por John Everett Millais. O arco-íris - uma das belezas da natureza que a menina cega não pode experimentar - é usada para sublinhar o pathos de sua condição.
Thanksoffering de Noé (c.1803) por Joseph Anton Koch. Noé construiu um altar ao Senhor depois de ser entregue a partir do dilúvio; Deus envia o arco-íris como um sinal de seu pacto ( Gênesis 8-9).

Literatura

O arco-íris inspira metáfora e símile. Virginia Woolf em To the Lighthouse destaca a transitoriedade da vida e mortalidade do homem através do pensamento da senhora deputada Ramsey,

"Era tudo tão efêmera como um arco-íris"

De Wordsworth 1802 poema " Meu coração salta Quando eu Behold The Rainbow "começa:

Meu coração salta quando contemplo
Um arco-íris no céu:
Então, era quando minha vida começou;
Então, é agora eu sou um homem;
Que assim seja quando eu envelhecer,
Ou deixe-me morrer! ...

O newtoniana desconstrução do arco-íris é dito ter provocado John Keats a lamentar em sua 1,820 poema " Lamia ":

Não todos os encantos voar
Ao simples toque de filosofia frio?
Houve um arco-íris terrível uma vez no céu:
Sabemos que ela trama, sua textura; ela é dada
No catálogo maçante de coisas comuns.
Filosofia vai cortar as asas de um anjo,
Conquistar todos os mistérios por uma regra e linha,
Esvaziar o ar assombrado, e gnomed mine -
Desfiar um arco-íris

Em contraste com isto é Richard Dawkins; falando sobre seu livro Desvendando o arco-íris: Ciência, Ilusão eo Appetite for Wonder:

"Meu título é de Keats, que acreditava que Newton tinha destruído toda a poesia do arco-íris, reduzindo-a as cores prismáticas. Keats dificilmente poderia ter sido mais errado, e meu objetivo é orientar todos os que são tentados por uma visão semelhante, para a conclusão oposta. A ciência é, ou deveria ser, a inspiração para a grande poesia. "

Bandeiras

Historicamente, uma bandeira de arco-íris foi utilizado no alemão Guerra dos Camponeses no século 16 como um sinal de uma nova era, de esperança e de mudança social. Bandeiras do arco-íris também têm sido utilizados como um símbolo da Cooperativa movimento; como uma símbolo da paz, especialmente em Itália ; para representar o Tawantin Suyu , ou Inca território, no Peru e Equador ; por alguns Comunidades drusas no Médio Oriente ; e pela Oblast autônomo judaico. O arco-íris aparece no Bandeira do orgulho gay, projetado por Gilbert Baker para Gay Liberdade Celebração de 1978 San Francisco e hoje é muitas vezes usado para representar empresas ou distritos LGBT-friendly.

O local de índigo

Todo Roy G. Biv mnemônicos seguir a tradição de incluir a cor indigo entre azul e violeta. Newton originalmente (1672) nomeou apenas cinco cores primárias: vermelho, amarelo, verde, azul e violeta. Apenas mais tarde ele introduzir laranja e índigo, dando sete cores por analogia com o número de notas em uma escala musical. Algumas fontes agora omitir índigo, porque é uma cor superior e em parte devido à fraca capacidade dos seres humanos para distinguir as cores na porção azul do espectro visível.

Há também algumas evidências de que o uso de Newton do mapa termos e azul índigo para os tons modernos ciano e azul, respectivamente.

Desde arcos-íris são compostas de um espectro quase contínuo, pessoas diferentes, mais notavelmente em diferentes culturas, identificar diferentes números de cores no arco-íris.

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