Article publicat a El Calendario del Ermitaño, 2010.
L’ARC DE SANT MARTÍ O ARC IRIS
L’Arc de Sant Martí és un dels fenòmens més admirables que podem observar a l’atmosfera. Apareix quan está plovent i, al mateix temps, el sol llueix i es troba relativament baix sobre l’horitzó. En tals circumstàncies, n’hi ha prou en posar-se l’observador d’esquena al sol per poder percebre, sobre el fons gris dels núvols determinants de la pluja, un o diversos arcs acolorits amb els set colors de l’espectre visible. El centre d’aquests arcs es troba sobre la recta que uneix el centre del sol amb el lloc d’observació.
L’arc interior és el més lluminós i en ell es succeeixen els colors de l’espectre de dins a fora en aquest ordre: violeta, indi, blau, verd, groc, taronja i vermell. Si hi ha un segon arc, aquest és concèntric amb el primer però més gran i amb els colors ordenats en sentit contrari: vermell a l’interior i violeta a l’exterior.
Com es forma l’arc iris
D’acord amb el filòsof i científic Descartes, l’arc iris es produeix per la desviació d’una part dels raigs solars que travessen les gotes d’aigua.
A la figura 1 es representa la secció diametral d’una gota i el trajecte de la llum dins i fora de la gota.
Si ens fixem en el feix lluminós SA (procedent del sol) veiem que aquest es desvia (refracta) al penetrar a la gota i després experimenta una reflexió total en el punt B de la cara oposada de la gota; incideix novament sobre la cara interior i es refracta en el punt C; finalment dona el feix emergent CO (O es el punt on es troba l’observador). Aquest feix emergent forma un angle de 42º amb el feix SA.
Ara bé, l’observador que es troba al punt O no solament rep la llum emergent OC sinó també tots els altres feixos de llum emergent que corresponen a tots els altres plans o seccions diametrals en que es pot dividir la gota d’aigua. Aquestes seccions les podem obtenir fent girar la recta OC al voltant de l’eix OS′, que forma part del feix de llum que prové del sol. O sigui, que la llum que emergeix de la gota es troba en el con de revolució que té per vèrtex el punt O i per semi obertura 42º. Aquests cons es produeixen en cada una de les gotes (milions de gotes) que hi ha a la zona plujosa.
La munió de gotes generen infinitat de feixos de llum emergent. I ara podriem fer-nos aquesta pregunta: Cóm és que si hi ha tants cons de llum emergent a l’espai, l’observador veu un sol arc iris? Anem a veure-ho:
Els feixos de llum emergent arriben a l’ull de l’observador, entren obliquament per la pupil.la i trevavessen el cristalí. El cristal.lí actua com una lent i concentra cada feix convertint-lo en un punt lluminós que es projecta sobre la retina. El conjunt de punts lluminosos dibuixa sobre la retina un cercle o arc únic.
El cervell interpreta la presència de l’arc a la retina com un objecte real sobreposat al paisatge exterior. Però en realitat, l’arc no está projectat sobre el paisatge exterior sino solament sobre la retina. Per tant, quan observem un arc iris, allà on el veiem no hi ha cap arc. Només hi ha gotes d’aigua i llum emergent, refractada i reflectida. L’arc el tenim dins de l’ull. Cada observador te el seu i, si l’observador es mou de lloc, l’arc es mou amb ell.
Els colors de l’arc iris
La llum del sol és blanca, però l’arc el veiem de tots colors. L’explicació és la següent. La llum blanca está composta de tots els colors de l’espectre. Amb els canvis en el medi en que es propaga la llum (degut a les entrades i sortides de la gotes d’aigua) la llum blanca es refracta i es dispersa i apareixen els colors.
L’arc exterior
En la producció de l’arc exterior intervenen dues refraccions de la llum a l’entrar i sortir de la gota (punts A i C), i dues reflexions totals (punts Bi D). El feix emergent OC forma amb OS′ (direcció de la llum incident del sol) un angle de 50°. En aquest cas els raigs incident i emergent es creuen i donen lloc a la inversió dels colors de l’espectre.
Estanislau Tomàs (1924-2014)
Enginyer industrial i editor del Calendari de l’Ermità
