Nuvens de arco-íris são um fenômeno óptico relativamente raro. Pode ser visto em todas as estações, mas principalmente no outono. Essas nuvens podem ser coloridas em todas as cores do espectro.
Eles são feitos de pequenas gotículas de água quase do mesmo tamanho.
Assim, quando o sol ocupa uma determinada posição no céu, e ao mesmo tempo está escondido atrás de nuvens suficientemente densas, então qualquer nuvem (transparente) localizada perto dele pode ser colorida em cores espectrais. Este fenômeno é explicado pelo fato de que feixes de luz de diferentes comprimentos de onda são desviados de maneiras diferentes, o que significa que a luz dessas ondas chega ao observador de diferentes direções.
A nuvem pode ter a cor do arco-íris completamente ou apenas nas bordas, pode ter cores opacas ou muito brilhantes. No último caso, as gotas da nuvem precisam ser do mesmo tamanho. Só então terá cores ricas.
Este fenômeno é melhor observado no Altocumulus (especialmente Altocumulus lenticular) e Cirrocumulus.
E agora com mais detalhes
O período do final do século XIX - início do século XX deu à humanidade toda uma galáxia de grandes cientistas no campo da física nuclear, genética, pesquisa das regiões polares. Por exemplo, o objetivo da expedição de Robert Scott no Terra Nova à Antártica em 1910-1912 não era apenas uma corrida esportiva para o Pólo Sul, mas também estudos geofísicos abrangentes do continente mais ao sul da Terra. Assim, George Simpson, meteorologista da equipe da expedição, com base nos resultados de observações de efeitos ópticos nas nuvens, publicou em 1912 o primeiro artigo dedicado a um fenômeno como a irisação nas nuvens (do grego Iris, Iρις - arco-íris), também chamado de "nuvens arco-íris".
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Nuvens de arco-íris são um fenômeno óptico bastante raro em que nuvens muito finas próximas ao Sol são coloridas em cores espectrais. Normalmente, essas cores são pastel, pálidas, mas sob certas condições podem ser muito brilhantes. Simpson corretamente apontou que a irisação é o tipo mais comum de coroas - um fenômeno óptico associado à difração da luz por gotas de água super-resfriada nas nuvens e à formação de círculos coloridos em um véu turvo ao redor do sol.
Em seu núcleo, as nuvens do arco-íris são parte de uma coroa falhada. E se as coroas de pleno direito na atmosfera são extremamente raras, então quase todos podem ver as nuvens do arco-íris, o principal é ter cuidado! É melhor observar as nuvens do arco-íris em óculos escuros, para não ficar cego, pois elas aparecem apenas perto do Sol, a uma distância de cerca de 3-15 °, em alguns casos até 30 °. Mas se a estrela está escondida atrás de algo (atrás de outra nuvem, atrás de uma montanha, etc.), então a iridescência pode ser vista a olho nu.
Geralmente há iridescência nas bordas das nuvens cirros, cirrocúmulos e altocúmulos. A fonte de luz, aliás, pode ser não só o Sol, mas também a Lua. A irisação pode ser vista nas trilhas de condensação dos aviões e também no topo das nuvens cumulonimbus (no chamado véu ou bigorna). É verdade que essas nuvens de arco-íris não são um bom presságio, pelo contrário, falam de uma deterioração iminente do tempo! E mais frequentemente, a iridescência ocorre em nuvens lenticulares altocúmulos (lenticulares) características de áreas montanhosas. O ar nas montanhas é mais limpo, praticamente livre de impurezas, por isso é muito mais difícil que as gotas d'água se transformem em cristais. O fato é que água super-resfriada é preferível a cristais de gelo para o aparecimento de iridescência.
A luz do sol atingindo uma gota turva ou cristal de gelo desvia da propagação em linha reta. Neste caso, a magnitude da deflexão da luz depende do comprimento de onda, portanto a difração da luz solar sempre leva à sua decomposição em um espectro. Círculos coloridos são formados ao redor de cada gota devido a esta única dispersão. Seu brilho é muito baixo e é visível apenas como resultado da sobreposição. O tamanho dos círculos de cores depende não apenas do comprimento de onda, mas também do tamanho do obstáculo (aliás, o raio das partículas de nuvem pode ser calculado com bastante precisão a partir da distância angular dos círculos da mesma cor nas coroas do Sol).
Em uma nuvem com grande dispersão de partículas em tamanho, os círculos de cores se sobrepõem e a iridescência desaparece. Em nuvens opticamente densas, o efeito associado ao espalhamento múltiplo aumenta, o que também é “fatal” para o efeito iridescência. Assim, nuvens opticamente finas (ou partes de nuvens) com uma distribuição monodispersa de partículas de nuvem em tamanho e forma são ideais para iridescência. Quanto maior a uniformidade das partículas da nuvem, mais brilhantes serão as cores da nuvem do arco-íris. E é mais alto em gotas d'água. E eles têm muito mais sucesso em tamanho do que seus equivalentes de gelo.
Para a formação de nuvens de arco-íris, o tamanho das partículas de nuvem deve ser de 5 a 50 vezes o comprimento de onda da luz, ou seja, de 3,5 a 35 µm para vermelho e 2 a 20 µm para azul. As observações mostram que as nuvens do arco-íris mais brilhantes são observadas em nuvens com um tamanho de partícula de cerca de 10 mícrons ou menos. E de acordo com os últimos dados de observação de satélite [8], o tamanho mais comum dos cristais de gelo nas nuvens é de cerca de 30–40 µm, embora sejam encontrados cristais de gelo de tamanhos menores e maiores (de 2–3 a 60–65 µm). A faixa de variabilidade das gotículas de água nas nuvens é mais estreita: de décimos a 30–40 µm, com os tamanhos de gotas mais comuns nas faixas de 2–3 µm e 10–15 µm. São essas gotas super-resfriadas que são ideais para a formação de nuvens de arco-íris! Aliás, outro fato interessante:foi George Simpson, em seu artigo de 1912, baseado em observações de nuvens de arco-íris, quem primeiro confirmou (embora indiretamente) que a água nas nuvens está em um estado super-resfriado. Observações modernas mostram que até uma temperatura de cerca de -15 ° C, as nuvens são quase inteiramente compostas por gotículas de água, a uma temperatura de -40 ° C - tanto gotículas de água quanto cristais de gelo, e apenas em uma temperatura mais baixa a água na fase líquida em nuvens quase nunca ocorrem. Nos trabalhos da primeira metade do século 20, foi indicado que as nuvens do arco-íris podem se formar apenas em gotas de água super-resfriada, mas nas últimas décadas foi descoberto que os cristais de gelo também podem levar à formação de nuvens do arco-íris. Observações modernas mostram que até uma temperatura de cerca de -15 ° C, as nuvens são quase inteiramente compostas por gotículas de água, a uma temperatura de -40 ° C - tanto gotículas de água quanto cristais de gelo, e apenas em uma temperatura mais baixa a água na fase líquida em nuvens quase nunca ocorrem. Nos trabalhos da primeira metade do século 20, foi indicado que as nuvens do arco-íris podem se formar apenas em gotas de água super-resfriada, mas nas últimas décadas foi descoberto que os cristais de gelo também podem levar à formação de nuvens do arco-íris. Observações modernas mostram que até uma temperatura de cerca de -15 ° C, as nuvens são quase inteiramente compostas por gotículas de água, até uma temperatura de -40 ° C - tanto gotículas de água quanto cristais de gelo, e apenas em uma temperatura mais baixa a água na fase líquida em nuvens quase nunca ocorrem. Nos trabalhos da primeira metade do século 20, foi indicado que as nuvens do arco-íris podem se formar apenas em gotas de água super-resfriada, mas nas últimas décadas foi descoberto que os cristais de gelo também podem levar à formação de nuvens do arco-íris.que as nuvens do arco-íris só podem se formar em gotículas de água super-resfriada, mas nas últimas décadas foi descoberto que os cristais de gelo também podem levar à formação de nuvens do arco-íris.que as nuvens do arco-íris só podem se formar em gotículas de água super-resfriada, mas nas últimas décadas foi descoberto que os cristais de gelo também podem levar à formação de nuvens do arco-íris.
O fenômeno da iridescência de nuvens cirrus anormalmente altas e frias, consistindo em cristais de gelo com uma distribuição de tamanho quase monodispersa, está sendo ativamente estudado.
Essas nuvens estão localizadas perto da tropopausa (uma camada estreita da atmosfera que separa a troposfera da estratosfera), sua temperatura é de cerca de –70… –75 ° C e o tamanho das partículas de gelo é de apenas 2–5 mícrons. Em um dos trabalhos mais recentes, cientistas americanos presumiram que esses cristais de gelo se formaram a partir da queda de partículas de ácido sulfúrico da estratosfera, que funcionam como uma espécie de núcleo de condensação do vapor d'água.
O enxofre entra na estratosfera durante grandes erupções vulcânicas, os vulcões tropicais são especialmente "bons" para isso. Eles podem jogar enxofre na estratosfera a uma altitude de 20-30 km, aqui o enxofre se espalha rapidamente pelo planeta (graças à circulação Brewer-Dobson, que transporta o ar na estratosfera dos trópicos para as latitudes polares) e começa a se estabelecer lentamente na baixa atmosfera. O processo de subsidência pode durar até 2-3 anos.
Os aerossóis de sulfato na estratosfera causam vários efeitos ópticos, que vão desde o pôr do sol e o nascer do sol coloridos até os chamados anéis Bishop - um tipo de halo com um centro branco-azulado brilhante e uma margem marrom-avermelhada escura. A última erupção poderosa foi a explosão do Monte Pinatubo em 1991, o ano seguinte foi marcado por uma verdadeira revolta de fenômenos luminosos na atmosfera.
Assim, na Holanda, os anéis do bispo eram registrados quase todos os dias, os meteorologistas não os viam apenas em dias com nuvens baixas e contínuas. É possível que nuvens de arco-íris tenham sido observadas com maior frequência, mas não há informações diretas sobre isso: até o momento, não há uma avaliação sistemática da climatologia (distribuição espacial, variação anual, mudanças interanuais, etc.) desse fenômeno. Então, para confirmar a influência dos vulcões na formação das nuvens do arco-íris, ao que parece, terá que esperar pela próxima erupção poderosa. Enquanto isso, você pode simplesmente aproveitar as fotos que os pesquisadores sortudos de fenômenos naturais incomuns compartilham conosco.
