Quanti sono davvero i colori dell'arcobaleno e da dove viene il numero sette

Dopo un temporale molti contano i colori dell'arcobaleno e arrivano a sette, ma osservando bene il confine tra una sfumatura e l'altra è tutt'altro che netto. Quel sette è una convenzione resa popolare da Isaac Newton, lo scienziato inglese vissuto tra il 1642 e il 1727.

In cielo, invece, la luce del Sole attraversa le gocce d'acqua e si apre in una gamma continua di colori. Il numero che conosciamo arriva dalla tradizione e dal modo in cui li contiamo, più che da una divisione reale della luce.

Una sfumatura continua dal rosso al violetto

Prova a indicare il punto esatto in cui il giallo diventa verde: è un'impresa. Tra il rosso e il violetto c'è una transizione continua di sfumature, senza confini fisici che separino una banda dall'altra.

Ecco perché, se guardi un arcobaleno con attenzione, vedi i colori mescolarsi invece di restare in righe ordinate come nei disegni delle elementari. La luce si distende in un'unica striscia che cambia tinta poco a poco, senza compartimenti separati.

Allora le sette bande che tutti abbiamo in testa da dove saltano fuori? Contare i colori è una convenzione: un modo di dare un nome a ciò che succede fisicamente quando la luce attraversa una goccia d'acqua.

La suddivisione in colori non modifica il fenomeno fisico. Il numero di etichette che scegliamo di attaccarci sopra è invece una convenzione, e quell'abitudine ha una storia precisa che parte da un esperimento con un prisma.

Insomma, la domanda giusta riguarda il perché ci siamo messi d'accordo sul sette, più che il numero di colori presenti in cielo. Da una parte c'è la fisica, che produce una sfumatura senza interruzioni; dall'altra c'è il nostro modo di guardarla e di raccontarla, che ha bisogno di nomi e di un ordine da ricordare.

La prossima volta che ne vedi uno, fai il test. Cerca i bordi tra un colore e l'altro e prova a dire dove finisce ciascuno: noterai zone di passaggio dove la tinta resta incerta, a metà tra due nomi.

È proprio in quelle fasce di mezzo che il conteggio salta. Due persone che osservano un arcobaleno possono descriverne i colori in modo diverso, senza che esista un conteggio unico delle sfumature.

Come le gocce di pioggia scompongono la luce

La luce del Sole ci sembra bianca, ma in realtà contiene colori diversi mescolati insieme. Per vederli separati serve qualcosa che li divida, e dopo la pioggia questo compito tocca alle minuscole gocce d'acqua rimaste sospese nell'aria.

Ogni goccia si comporta come un piccolo prisma. Lo stesso risultato si ottiene facendo passare un fascio di luce attraverso un prisma di vetro: il bianco si apre a ventaglio nei suoi colori.

Dentro la goccia succedono tre cose. C'è la rifrazione, quando il raggio viene deviato dalla sua traiettoria entrando nell'acqua; c'è la dispersione, quando la luce del Sole si scompone nei diversi colori.

Infine arriva la riflessione: il raggio torna indietro, perché la superficie interna della goccia funziona come uno specchio concavo. È la combinazione di questi tre passaggi a rimandare verso i tuoi occhi la luce ormai divisa in colori.

Le condizioni ideali le conosci, anche se forse non ci hai mai fatto caso. La pioggia sta per terminare e, mentre il Sole è basso sull'orizzonte, i suoi raggi attraversano un'atmosfera ancora carica di goccioline.

Bada bene, però: il temporale non è obbligatorio. L'arcobaleno può comparire anche mentre si annaffia un giardino con un nebulizzatore, a patto che l'illuminazione sia quella giusta.

Il principio, in fondo, è sempre lo stesso. Servono goccioline d'acqua nell'aria e luce solare che le colpisca dall'angolazione corretta; quando queste due cose si incontrano, il cielo (o il giardino) si colora.

Newton e la tradizione dei sette colori

Molto prima della fisica moderna, l'arcobaleno veniva spiegato con il mito e la religione. Per i Greci era legato alle uscite dall'Olimpo di Iride, la messaggera degli dei vestita di un drappo multicolore e figlia del titano Taumante, il cui nome significa "stupore".

Dopo il diluvio universale, nella Bibbia l'arcobaleno rappresenta il segno della riconciliazione tra Dio e il genere umano. Nella mitologia norrena, invece, l’arcobaleno è il Bifröst, il ponte che collega il mondo degli dei a quello degli uomini.

Eppure già Aristotele, nella sua opera "Meteorologia", ne aveva intuito le cause fisiche, descrivendolo come una "riflessione della luce solare sulle nuvole". Per questo, spiegava, lo vediamo formarsi dalla parte opposta al Sole.

Nel Medioevo gli scienziati arabi lo spiegavano come un cambiamento dei raggi solari mentre passavano tra le gocce di pioggia. Più tardi il fenomeno viene studiato da padri della scienza moderna come Cartesio e Newton.

È Newton a dimostrare con un prisma di vetro a sezione triangolare che la luce bianca si scompone in fasci di colori diversi. Da lì in poi ci sono tutti gli elementi per una teoria scientifica solida.

A lui si deve anche la divisione che studiamo a scuola: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e violetto. Nei testi italiani il blu diventa spesso azzurro, ma la sequenza resta la stessa.

Quei sette nomi sono un promemoria comodo per fissare l'ordine dei colori. Alla natura, però, non impongono sette fasce distinte: il sette è un'eredità della tradizione, e infatti l'arco che vedi in cielo resta una sfumatura continua.

Rosso fuori, violetto dentro: cosa vedi davvero

C'è un dettaglio da controllare la prossima volta che alzi lo sguardo. Nell'arco principale il rosso sta all'esterno e il violetto all'interno, sempre in questa posizione.

Se compare un secondo arcobaleno, più esterno, l'ordine si capovolge. Succede perché la luce si è riflessa due volte dentro le gocce e il suo percorso è cambiato.

E la forma ad arco? Le goccioline, quasi sferiche, rimandano la luce sempre con lo stesso angolo, circa 42 gradi, rispetto al punto del cielo opposto al Sole. Per questo i colori si dispongono lungo un cerchio: da terra ne vediamo solo la parte sopra l’orizzonte, mentre dall’aereo, a volte, l’arcobaleno appare come un cerchio completo.

Per vederlo conta anche dove ti trovi. Per le leggi dell'ottica, chi osserva da terra vede l'arcobaleno solo se ha il Sole alle spalle e se il Sole non è troppo alto sull'orizzonte.

A volte in cielo compare anche un terzo arco, ma va riconosciuto bene. Earl Martin, che vive a Everett, nello stato di Washington, ha fotografato un doppio arcobaleno con un arco in più in mezzo, inclinato in modo diverso, e ha chiesto spiegazioni agli esperti di EarthSky.

La risposta è stata netta: "Earl ha immortalato quello che viene chiamato un arcobaleno riflesso". Si forma quando la luce solare rimbalza su una superficie d'acqua calma, in quel caso le acque di Puget Sound, e poi viene rifratta e riflessa nelle gocce prima di arrivare all'occhio.

Quindi, la prossima volta che vedi un arcobaleno, fai due verifiche al volo. Guarda se il rosso sta fuori: allora è l'arco principale. Se sopra ne spunta un altro con i colori al contrario, è il secondo arco.