Por que o Havaí é o lugar perfeito para arco-íris

De um helicóptero, você pode ver um arco-íris circular com a Ilha Molokai ao fundo. Crédito: Steven Businger

Quando você vê um arco-íris, está vendo apenas uma pequena fatia da imagem. Essa curva multicolorida que se estende pelo céu não é realmente um “arco”, mas um círculo parcialmente escondido sob o horizonte. Sobrevoando as ilhas havaianas, Steven Businger teve a sorte de ver um arco-íris em sua conclusão: um loop de cores de 360 ​​graus.

“Há arco-íris acontecendo o tempo todo em toda a Terra, mas muitos desses arco-íris não podemos ver”, diz Steven Businger, cientista atmosférico e professor da Escola Mānoa de Ciência e Tecnologia do Oceano e da Terra da Universidade do Havaí. “O ângulo é tal que o arco-íris está realmente abaixo do horizonte. É por isso que no Havaí é divertido subir em um pequeno avião ou helicóptero e fotografar os arco-íris do ar.”

Essa visão panorâmica é apenas uma das muitas observações que Businger fez para entender melhor a física, a geometria e a ótica por trás dessas maravilhas naturais. Businger é um caçador de arco-íris – ele voou em helicópteros, subiu picos vulcânicos enevoados e saiu correndo de sua casa no meio do café da manhã para fotografar um arco-íris duplo. Esses fantásticos feixes de cores são efeitos ópticos atmosféricos, explica Businger, que ele descreve em um artigo recente publicado na revista Boletim da Sociedade Meteorológica Americana .

“Tenho um fascínio pela ótica atmosférica desde criança e o arco-íris é um fenômeno lindo e de cair o queixo”, diz ele. “Para muitas pessoas, isso realmente captura sua atenção.”

Arco-íris sobre Oahu. Crédito: Steven Businger

A receita para um arco-íris é bastante simples, diz Businger: Em um nível básico, “você precisa de um pouco de sol e precisa de um pouco de chuva”.

Cada gota em uma chuva atua como um mini prisma. A gota dobra (refrata) e salta (reflete) a luz. As ondas de luz refratam quando entram na gota, refletem na parte de trás da gota e depois refratam mais uma vez quando saem da gota. Como cada comprimento de onda de cor tem energias diferentes, eles refratam em ângulos ligeiramente diferentes, permitindo que as cores se separem no espectro que vemos em um arco-íris. Quanto mais uniformes são as gotas de chuva, mais brilhante é o arco-íris, “onde as cores são mais distintas”, explica Businger. A refração e a reflexão da luz resultam em um ângulo de 42 graus. “Se o sol está nas suas costas e você olha para a sombra da sua cabeça, o arco-íris está 42 graus acima desse ponto”, explica ele.

O Havaí também tem um bloqueio especial no fenômeno do arco-íris, argumenta Businger em seu artigo. “Eu me mudei para o Havaí em 1993 e fiquei impressionado com a quantidade de arco-íris que havia.”

A combinação de ventos alísios, cobertura de nuvens cumulus, terreno montanhoso e ar limpo contribuem para os avistamentos de arco-íris nas ilhas havaianas. Os picos das montanhas forçam os ventos alísios do oceano a subir e esfriar, criando “um padrão aberto com pancadas de chuva e buracos nas nuvens para o sol entrar”, explica Businger. Isso é diferente de lugares no noroeste do Pacífico, por exemplo, onde há muita chuva, mas nuvens estratiformes bloqueiam o sol. Além disso, o Havaí é conhecido por seu ar marinho limpo. “Com exceção de algumas névoas vulcânicas, temos uma atmosfera muito limpa aqui porque estamos muito longe das fontes de poluição”, diz Businger. “E isso resulta em um sol muito forte que produz um arco-íris brilhante.”

As montanhas do Havaí são um fator que ajuda a criar arco-íris brilhantes e frequentes. Crédito: Steven Businger

Essas majestades multicoloridas têm uma relevância significativa na cultura havaiana. Eles adornam placas de carros e fazem o papel do mascote da Universidade do Havaí, os Rainbow Warriors. Mas seu simbolismo remonta ao folclore e à linguagem havaiana, diz M. Puakea Nogelmeier, professor emérito de língua havaiana da Universidade do Havaí, que aconselha e colabora com Businger.

Arco-íris muitas vezes simbolizam uma fronteira, diz ele, “o véu entre os reinos dos deuses e os reinos dos humanos”.

Os deuses habitam nas regiões florestais
Bloqueado de vista pelas brumas impetuosas e pelo arco-íris brilhante e baixo (chuva de sangue uakoko)

Na cultura havaiana, eles significam a presença do sobrenatural, realeza, entidades sagradas e são referenciados de várias maneiras na poesia. Essas observações datam de séculos, enquadrando-se na “parte das ciências sacerdotais”,Nogelmeierdiz. “Eles tinham que ser capazes de observar, identificar e interpretar fenômenos físicos considerados significativos”.

Arco-íris duplo em Kaiwi. Crédito: Steven Businger

As faixas iridescentes de um arco-íris - em qualquer formato ou formato - são um espetáculo para ser visto: uma pequena faixa de cor brilhando nas nuvens, um pilar brilhante sangrando na vista, uma ponte radiante se arqueando no céu. Na língua havaiana, existem termos específicos para essas diversas formas, explica Nogelmeier.

“Em inglês, acho que usamos muito ‘rainbow’: um arco-íris nas nuvens, um arco-íris sobre o oceano. Onde o havaiano distinguiria isso mais e diria: 'não, é um pilar de cor'. É uma banda.” É um tipo diferente de especificidade.” Por exemplo, arco-íris baixos e agarrados à Terra são 'uakoko', arcos de arco-íris em pé são chamados 'kāhili', arco-íris fracamente visíveis são 'punakea' e arcos lunares, que são visíveis à luz da lua, são 'ānuenue kau pō. '

“Um dos vales aqui tem um arco-íris o dia todo. É simplesmente uma questão de haver uma névoa permanente e onde quer que o sol esteja, observe o outro lado do arco-íris”, diz Nogelmeier. “Na verdade, deveria ser a encarnação física do fim de uma lenda. Essa é a pessoa que foi desafiada e se tornou uma espécie de sobrenatural, continuando a aparecer e vigiar as pessoas. Tuahine, a chuva irmã, sempre carrega um arco-íris com ela .”

A beleza do arco-íris ressoa com muitas pessoas. Businger diz que o arco-íris pode ser uma maneira de se conectar com a natureza.

“Isso nos faz ficar parados e realmente olhar para o que está acontecendo”, diz ele. Para ajudar a tornar a busca do arco-íris mais acessível, Businger, Paul Cynn e seus colegas desenvolveram o Aplicativo RainbowChase , que utiliza informações meteorológicas de radar que ajudam os usuários no Havaí a determinar se podem ver um arco-íris nas proximidades. A equipe planeja expandir a cobertura do aplicativo nos EUA e em mais países.

No entanto, Businger diz que onde comumente vemos arco-íris pode mudar devido às mudanças climáticas. Para um estudo futuro, Businger e um colega estão usando modelos climáticos para entender as mudanças na distribuição das chuvas. “Está ficando mais seco em alguns lugares e mais úmido em outros. Além disso, as nuvens estão se tornando… menos estratiformes e mais cumulus em alguns lugares”, diz ele. Os resultados ainda não foram publicados, mas Businger diz: “é essa mudança na natureza das nuvens e é uma mudança na quantidade de chuva que você tem que mudará a distribuição dos arco-íris”.

Não se cansa desses espetáculos vibrantes? Dê uma olhada na diversidade dos fenômenos do arco-íris e na explicação de Businger sobre a ciência por trás deles na galeria abaixo!

Arcos lunares

Arco-íris não são vistos apenas durante o dia. Você pode ver “moonbows” à noite. “Quando você vê a lua, geralmente está olhando para a luz refletida do sol”, diz Businger, mas acrescenta que você precisa de muita luz de uma lua cheia ou quase cheia para ver um arco lunar. Como a luz é mais fraca, um arco-íris tem cores menos distintas do que um arco-íris, mas “no Havaí, porque temos um ar tão limpo, os arcos lunares são mais brilhantes e podem ser fotografados”.

Duplo arco-íris

Talvez o mais famoso capturado em esse vídeo , o arco-íris duplo é resultado de duas reflexões dentro de gotículas – em vez de apenas uma. O arco-íris primário e mais distinto é criado com a refração e reflexão típicas vistas em arco-íris únicos. Mas, para o segundo arco, a luz “está atingindo a queda de tal forma que está realmente indo para o fundo da queda”, explica Businger. A luz refrata ao entrar, reflete duas vezes internamente e refrata mais uma vez antes de deixar a gota, diz ele. “O ângulo que sai é de 51 graus. E esse ângulo de 51 graus o coloca nove graus acima dos 42 graus do arco primário. Portanto, é nove graus mais alto no céu”, diz ele. “E porque há um reflexo extra, as cores são invertidas, com vermelho na parte inferior e índigo na parte superior.”

É possível até mais de dois reflexos dentro das gotículas – para que você possa, em teoria, obter um arco-íris triplo, quádruplo e quíntuplo, diz Businger. Mas, infelizmente, estes são difíceis de encontrar. “A cada reflexo, você está perdendo um pouco de luz na parte de trás da gota. E por isso é muito raro poder ver esses outros arco-íris.”

Glória

Se você estiver voando através de uma nuvem em um avião ou helicóptero, poderá ver um anel brilhante ao redor da sombra de sua nave. “É como olhar para o padrão de arco-íris em um CD”, diz Businger. Esses halos, conhecidos como “glórias” ou “glórias solares”, são causados ​​pela dispersão da luz solar por gotículas de nuvens uniformes, explica Businger. Um fenômeno semelhante pode ser visto ao redor do sol ou da lua, mas é preciso ter cuidado para não se cegar se tentar visualizá-lo, diz ele. “Se você tem uma nuvem alta que é fina e é feita de gotículas de nuvens uniformes, ela formará algo chamado ‘corona’, que é uma cor de arco-íris ao redor e perto do sol ou da lua.”

Arco-íris de cor única: arco-íris vermelho e branco

Nem todos os arco-íris espalham todo o espectro de cores. Existem dois tipos de arco-íris que exibem uma única cor.Arco-íris vermelhos podem ocorrer quando o sol está pendurado em um ângulo baixo. Se houver um pouco de poluição no ar, as partículas fazem com que a luz azul e verde se espalhem, explica ele. “Algo como um pouco de fumaça ou smog do vulcão Kilauea pode criar uma situação em que a maior parte da luz verde e azul é espalhada. O que fica para trás é uma faixa de luz laranja-avermelhada.”

O segundo tipo é o arco-íris branco , também conhecido como 'arco de nuvem' ou 'arco de neblina'. Você pode vislumbrar esses arcos fracos e brilhantes em fiapos de nuvens, névoa ou neblina, onde as gotas são tão pequenas que espalham a luz e borram as cores. “Uma vez que todos eles se confundem, eles se tornam luz branca novamente e isso dá a você um arco-íris branco”, diz ele. “O lugar onde eu vi mais arco-íris brancos é no topo do Mauna Kea. Você está de pé no topo olhando para o convés das nuvens, que fica bem perto de você à tarde, e o sol está caindo e você vê esse arco branco.”

Um arco-íris, exclusivamente seu

Se você estivesse ao lado de seu amigo para assistir a um arco-íris, ambos estariam vendo as cores de dois conjuntos diferentes de gotas na chuva. Isso significa que você está tecnicamente vendo dois arco-íris diferentes. “Cada arco-íris sai da sombra da cabeça [de cada espectador] a 42 graus”, diz Businger. “É por isso que duas pessoas não veem exatamente o mesmo arco-íris.”

Então, da próxima vez que você encontrar um arco-íris, o que você verá é o seu único feixe de luz colorido – um arco-íris só seu.