Il misterioso arcobaleno
DA LUNGO tempo l’arcobaleno affascina l’uomo, ma egli è rimasto più volte sconcertato dai misteri che presenta.
Perché l’arcobaleno compare solo dopo certe piogge? Perché si possono vedere più colori in un arcobaleno che in un altro? Perché sembra che l’arco si allontani mentre si cammina verso di esso? Lo sapete?
Temendo quello che non potevano capire molti popoli antichi consideravano il bell’arco come una forza ostile o “sfortuna”. Per alcuni era un grande serpente (o un altro animale) che inghiottiva l’acqua e tratteneva la pioggia. Queste vedute, comunque, sono in netto contrasto con il primo racconto scritto sull’arcobaleno.
Il primo arcobaleno
Il più antico libro di storia del mondo, la Bibbia, richiama l’attenzione sul primo arcobaleno e fornisce la ragione per cui continua ad apparire. Esso narra che Dio fece un patto, una promessa ai superstiti del diluvio universale, cioè Noè e la sua famiglia, secondo cui “le acque non diverranno più un diluvio per ridurre in rovina ogni carne”. E come segno di questo patto, Dio disse a Noè: “Do in effetti il mio arcobaleno nella nuvola, e dovrà servire da segno del patto fra me e la terra”. (Gen. 9:8-16) Quale modo splendido di rammentare al genere umano la promessa di Dio!
Alcuni sostengono che lì la Bibbia non descriveva effettivamente la prima comparsa dell’arcobaleno, ma che da quel tempo in poi veniva attribuito alla sua esistenza un nuovo significato. Comunque, la Bibbia lo presenta come qualcosa che fu introdotto a quel tempo. Evidentemente le condizioni atmosferiche prima del grande Diluvio non consentivano la formazione dell’arcobaleno. Anche oggi devono esistere certe condizioni atmosferiche perché esso compaia.
Sebbene i commenti della Bibbia siano brevi, essi dicono il perché dell’arcobaleno, e fino a questo giorno quelli che hanno fede vedono in esso la rassicurazione che Dio si interessa ancora dell’uomo.
Tentativi di capire
Fu quando l’uomo cominciò a ponderare il come, la meccanica dell’arcobaleno, che affrontò un mistero con molti risvolti sorprendenti.
Uno dei primi “investigatori”, il filosofo greco Aristotele, sostenne che l’arcobaleno era formato dai raggi riflessi o fatti rimbalzare dalla superficie irregolare delle gocce presenti nelle nubi. Egli ragionò ulteriormente che nell’arcobaleno c’erano solo tre colori, veduta che prevalse per secoli nel pensiero scientifico su questo argomento. Le sue spiegazioni, però, lasciavano molte domande senza risposta.
Uno sconcertante enigma sorgeva quando apparivano due archi o un “arcobaleno duplice”. Perché, se l’arcobaleno era semplice riflessione, le strisce colorate dell’arco esterno apparivano in ordine esattamente opposto a quelle dell’arco interno? Mentre varie teorie su questo e altri aspetti erano scartate, lo studioso Ruggero Bacone fu spinto a dire: “Riguardo ai filosofi è certo che nessuno di essi ha potuto ottenere conoscenza dell’arcobaleno”.
‘Non è vero’, rispose Cartesio, scienziato francese del diciassettesimo secolo. Facendo complessi calcoli matematici, egli produsse dei prospetti indicanti gli angoli necessari per la formazione dell’arcobaleno. Egli sostenne con vanto che chi capiva le sue teorie avrebbe “facilmente capito” la causa degli arcobaleni. Comunque, un professore di matematica al Brooklyn College disse che “egli non aveva realmente risolto tutti i problemi connessi all’arcobaleno”. Per esempio, non aveva spiegato correttamente la formazione dei colori e gli arcobaleni multipli.
Poi, sessantasette anni dopo, Isaac Newton pubblicò il suo Opticks, dichiarando correttamente che la luce solare si può separare in vari colori e che pertanto le gocce di pioggia semplicemente separano i colori. Dopo di che si suppose in genere che “era stata scritta l’ultima parola”. Ma il mistero dell’arcobaleno era stato realmente risolto? Molti pensarono di sì. Comunque, gli arcobaleni che apparivano ogni tanto rifiutavano di ubbidire alle regole dell’uomo.
Infine gli scienziati cominciarono a credere che la luce consisteva di “onde” simili nel comportamento alle onde sonore. La spiegazione data in questo senso indusse l’Encyclopædia Britannica del 1858 a concludere: “Alla fine cominciamo a credere di capire completamente questa materia [la formazione dell’arcobaleno]”. Infatti, molti erano così fiduciosi che le vedute allora in voga sulla luce erano comunemente chiamate “la teoria completa”. Comunque, i nuovi esperimenti ridussero infine la “teoria completa” a quella che fu ribattezzata una “prima approssimazione”!
La veduta attuale
Naturalmente, in centinaia d’anni di studi degli “indizi” gli scienziati hanno fatto alcune interessanti osservazioni sulla formazione del misterioso arco. Fondamentalmente, la veduta attuale è che si osserva l’arcobaleno quando il sole è dietro e la pioggia cade davanti a sé. Ricordando che la luce solare può effettivamente produrre vari colori, considerate quello che accade quando i raggi di luce solare colpiscono le gocce di pioggia a certi angoli.
Allorché un raggio colpisce il bordo esterno della goccia rotonda, esso viene piegato (rifratto) e disperso o separato in diversi colori (diverse lunghezze d’onda della luce). Quindi queste onde di luce separate colpiscono l’estremità più lontana della goccia e sono rigirate (riflesse). Abbandonando la goccia, le onde sono ulteriormente rifratte.
Come fa questo a causare tutti i colori dell’arcobaleno? Ebbene, secondo l’attuale teoria ciascun colore che vedete è formato dai raggi che giungono al vostro occhio a un certo angolo, e l’angolo di quel colore non cambia mai. La striscia superiore, per esempio, è rossa perché quella parte delle gocce di pioggia è a un angolo di circa 42 gradi rispetto al vostro occhio. A quell’angolo il vostro occhio percepirà le onde di luce rossa. Le altre sei strisce colorate al di sotto del rosso (arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto) si presentano ad angoli leggermente inferiori a 42 gradi.
Perché, allora, quando vi sono due archi, i colori di quello superiore appaiono in ordine inverso, con il rosso in basso e il violetto in alto? Perché, spiegano, i raggi di luce solare incidenti a un angolo di circa 51 gradi rispetto al vostro occhio entrano in fondo alle gocce acquose e subiscono una doppia riflessione interna, in altre parole, rimbalzano due volte all’interno della goccia prima di uscirne. Questo secondo rimbalzo o riflessione fa in modo che i colori dell’arco superiore appaiano in ordine esattamente opposto a quelli dell’arco inferiore.
Riguardo a una ragione per cui talvolta potete vedere più colori di altre volte, Science Digest del febbraio 1972 osserva: “Il numero dei colori e le loro relative ampiezze nell’arcobaleno variano con la grandezza delle gocce di pioggia”. Ma c’è un altro fattore ancora: voi. Poiché l’arcobaleno è visibile solo quando voi siete a un certo angolo rispetto alle gocce di pioggia, si potrebbe realmente chiamare il vostro arcobaleno, la vostra personale “esperienza visiva”. Per cui la stessa goccia di pioggia che si trova a un angolo da riflettere la luce rossa a voi può riflettere la luce gialla o azzurra a qualcun altro che è a qualche metro da voi.
Naturalmente, questo vuol dire che quando voi vi spostate, si “sposta” anche l’arcobaleno. Cioè se voi camminate verso l’arcobaleno, superate forse la posizione delle gocce di pioggia che formavano il primo arcobaleno visto da voi, ma non potrete guardare in alto e vedere l’arcobaleno sopra la vostra testa, perché siete all’angolo sbagliato. Forse vedete ancora un arcobaleno in lontananza, ma questo è un altro arco formato all’angolo appropriato rispetto alla vostra nuova posizione. Com’è accurato il vecchio detto che descrive lo stolto sognatore come uno che “insegue gli arcobaleni”!
Possiamo pertanto vedere che l’uomo ha gradualmente appreso molto sul grande arco luminoso. Ma vuol dire questo che siano stati scritti gli ultimi capitoli di questa storia misteriosa?
Il mistero rimane
“Dopo centinaia d’anni di studio, a che cosa si deve ancora rispondere?” si pensava comunemente al principio del nostro secolo. Secondo molti, la “teoria della luce e dell’ottica sembrava completa e perfetta”. Ma, di nuovo, rimanevano delle domande, questa volta riguardo alla fonte dell’arcobaleno, la luce. Gli esperimenti indicavano che i raggi di luce si comportavano talvolta come particelle (pezzetti di materia) invece che come “onde”. Questo sconvolgeva la “teoria delle onde”, che apparentemente era riuscita così bene a spiegare tante diverse attività della luce.
Le ulteriori ricerche hanno dato luogo a un’altra teoria ancora in cui la luce è ora considerata come formata di particelle chiamate fotoni che tuttavia si comportano nell’azione “come onde e come particelle contemporaneamente”. In ultima analisi, dobbiamo ammettere umilmente che l’uomo non può ancora rispondere del tutto alla domanda che Dio fece a Giobbe oltre 3.000 anni fa: “Dov’è, ora, la via per cui si distribuisce la luce stessa?” — Giob. 38:24.
Ma la natura stessa della luce non è il solo enigma che rimane sul mistero dell’arcobaleno. “Si è appreso poco circa la sua percezione”, dice il libro The Rainbow. Sì, c’è ancora molto da imparare sull’occhio umano e specialmente sulla visione dei colori.
Veramente, la sfida dell’arcobaleno rimane. E così sia che consideriamo l’‘arco del cielo’ come un segno di pace o che preferiamo studiare il mistero della sua struttura, facciamo bene a mostrare riverenza a Colui che lo progettò. Può dirsi in molti modi che nessuno è in grado di prendere l’inafferrabile arcobaleno!
[Diagramma a pagina 25]
(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)
Raggi del sole
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