Arcobaleno: un fenomeno affascinante visto dallo spazio

L'arcobaleno è un curioso e affascinante fenomeno ottico atmosferico a forma di arco che nell'iconografia tradizionale è caratterizzato da 7 fasce colorate che si stagliano nel cielo (ma in realtà mostra uno spettro continuo di colori). Conosciuto sin dall'antichità, il suo nome deriva dal latino arcus pluvius che significa letteralmente "arco piovoso", un termine che racchiude in sé la sua relazione con la pioggia. In realtà l'arcobaleno non si forma solamente dopo i temporali… diciamo piuttosto che devono esserci una serie di condizioni che ne permettano la formazione, che dipende dalla riflessione e dalla rifrazione dei raggi solari all'interno di piccole goccioline d'acqua sospese nell'aria.

Come si forma l'arcobaleno

Nell'ambito della fisica dell'atmosfera e della meteorologia l'arcobaleno si forma quando i raggi solari di luce bianca incontrano le goccioline d'acqua sospese in aria. Queste causano la deviazione della luce per i fenomeni di rifrazione e riflessione. Questo avviene perché la luce bianca (formata dall'insieme di tutti i colori visibili) viene scomposta nelle sue componenti colorate non appena incontra le singole gocce. La luce bianca viene infatti rifratta (cioè "deviata"), riflessa all'interno della goccia e poi nuovamente rifratta, come avverrebbe all'interno di uno specchio concavo.

Le singole componenti della luce (le diverse lunghezze d'onda) vengono quindi separate, permettendoci di vedere l'intero intervallo di colori che arriva ai nostri occhi. Le gocce si comportano come un prisma! A proposito, avete presente The Dark Side of the Moon, l'album dei Pink Floyd? Ecco, il meccanismo di scomposizione della luce è sostanzialmente lo stesso!

Per dirla in poche parole, gli "ingredienti" o meglio le condizioni per un perfetto arcobaleno sono:

Goccioline d'acqua nebulizzate nell'aria;
Il Sole sopra l'orizzonte, meglio ancora se a meno di 42° rispetto ad esso;
Posizionarci in piedi tra le goccioline d'acqua e il Sole, che deve trovarsi alle nostre spalle.

Se si verificano queste condizioni, avremo davanti a noi uno splendido arcobaleno! È possibile notarlo ogni qual volta si formano delle minuscole gocce d'acqua nebulizzate, quindi a seguito di piogge o temporali, ma anche in prossimità di cascate o spruzzi d'acqua o quando si innaffia il giardino. Ci avete fatto caso?

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Se poi la luce solare viene riflessa due volte all'interno di una goccia di pioggia quello che otteniamo è un doppio arcobaleno. Questo si dispone a circa 10 gradi sopra l'arcobaleno primario ed è in genere più spesso e cupo del primo, con i colori invertiti (viola, indaco, blu, verde, giallo, arancio, rosso).

I colori dell'arcobaleno

L'arcobaleno non è formato da "strisce" come spesso viene rappresentato, quanto piuttosto da una banda continua di colori che si fondono l'uno nell'altro. Lo spettro elettromagnetico, infatti, comprende tutti i colori del visibile "sfumati" tra loro. Se vediamo l'arcobaleno a "strisce" è perché il nostro cervello tende a dividere lo spettro in intervalli cromatici più o meno uniformi.

Secondo questa visione le bande e quindi i colori che compongono l'arcobaleno sono 7: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco (una sfumatura a metà tra il blu e il viola) e violetto. L'ordine dei colori non è mai invertito e, per il modo in cui la luce viene rifratta, avremo sempre il rosso nella porzione esterna dell'arcobaleno e il viola nella sua porzione interna.

In realtà la scelta nel numero dei colori potrebbe essere una questione culturale o semantica. In passato, infatti, i colori venivano definiti diversamente da come facciamo oggi! Giusto per fare un esempio, nella sua opera Meteorologia il filosofo greco Aristotele descrisse l'arcobaleno come formato da soli 3 colori (rosso, verde e blu), mentre nel Rinascimento si racconta fossero 4 (rosso, giallo, verde e blu). Isaac Newton ne descrisse all'inizio 5 (rosso, giallo, verde, blu e violetto), poi 7. La scelta di dividere l'arcobaleno in 7 colori potrebbe derivare dalla musica, associando le bande cromatiche alle note musicali (do, re, mi, fa, sol, la, si).

La forma ad arco dell'arcobaleno

La forma arcuata dell'arcobaleno è dovuta alla riflessione della luce attraverso le gocce d'acqua che avviene secondo un angolo fisso di 40-42°. In pratica, quello che si forma è un cono di luce colorata, dove noi siamo al suo vertice. La curvatura richiama quindi la forma interna della goccia che, come uno specchio, "spara" la luce in tutte le direzioni.

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Un arcobaleno è infatti un cerchio, ma non possiamo vederne la forma completa perché l'orizzonte taglia la sua metà inferiore. Tuttavia, se volassimo abbastanza in alto e in assenza di disturbi atmosferici, saremmo in grado di vedere un arcobaleno completo! La curvatura è poi funzione della luce solare: più alto è il Sole nel cielo, meno flesso sarà l'arcobaleno sopra l'orizzonte.

L'arcobaleno nello spazio: la missione PUNCH

Tra i risultati più suggestivi di PUNCH, c’è la cattura del primo “arcobaleno spaziale”: un alone multicolore che si estende dalla corona solare verso l’esterno, generato dalla diffrazione e polarizzazione della luce solare sulle particelle di polvere dell’eliosfera.

Si chiama PUNCH, acronimo per Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere, ed è la missione NASA lanciata l’11 marzo 2025 per osservare come mai prima d’ora il comportamento del Sole e del vento solare. Non è un telescopio, non è una sonda tradizionale: è un sistema orchestrato di minisatelliti grandi quanto una valigia, capaci di lavorare come un’unica lente virtuale, ruotando attorno alla Terra ma puntando gli occhi al cuore del nostro sistema.

La chiave tecnologica della missione risiede nell’uso di camere in grado di analizzare la luce visibile e la sua polarizzazione. È un modo elegante per penetrare il caos luminoso del Sole e tracciare con precisione i movimenti del plasma. L’effetto è simile a quello di certi occhiali da sole polarizzati: togli il riverbero e vedi meglio i dettagli. Solo che qui i dettagli sono gigantesche onde di particelle a milioni di gradi che attraversano lo spazio.

I quattro microsatelliti di PUNCH non lavorano da soli. Tre monitorano l’eliosfera, uno scruta la corona. Insieme, tracciano la genesi e il viaggio del vento solare come una sequenza continua, senza interruzioni. È un balletto coordinato, una coreografia tecnologica mai tentata prima.

Il contributo di PUNCH si integra con quello di missioni gemelle come Parker Solar Probe e il Solar Dynamics Observatory. È come passare dalla fotografia al film: ora possiamo vedere, seguire, capire. È un nuovo capitolo nella conoscenza del Sole, non più statico, non più distante, ma osservato in tempo reale mentre respira, pulsa, espelle plasma.

Leggende e curiosità sull'arcobaleno

Gli arcobaleni, con i loro colori vivaci e l'aspetto magico, hanno ispirato molte leggende in tutto il mondo. Una delle storie più famose proviene dall'Irlanda, dove si crede che alla fine dell'arcobaleno ci sia una pentola piena di monete d'oro custodita da un folletto chiamato leprechaun. I bambini irlandesi spesso immaginano di poter trovare questo tesoro se riusciranno a seguire l'arcobaleno fino alla sua misteriosa fine.

Nella mitologia scandinava, ad esempio, l'arcobaleno, chiamato Bifröst, è il ponte che collega la Terra ad Asgard, la dimora degli dèi. Anche nelle storie degli aborigeni australiani, l'arcobaleno è significativo: essi parlano del Serpente Arcobaleno, una creatura divina che ha creato i fiumi e le montagne mentre si muoveva attraverso il paesaggio. Queste leggende mostrano come l'arcobaleno abbia sempre affascinato l'umanità, suscitando meraviglia e ispirando racconti fantastici.