Quando l'arcobaleno di quinto ordine è stato fotografato per la prima volta

Fino a poco tempo, nessuno era sicuro che esistessero arcobaleni di grado superiore al secondo.
25.5.16
Foto inedite scattate con lenti polarizzate. Immagine: Harald Edens

Harald Edens, scienziato dell'atmosfera di origine olandese, conduce le sue ricerche dalla cima di una montagna. Il Langmuir Laboratory for Atmospheric Research si trova a più di 3.000 metri di altitudine nelle montagne di Magdalena del New Mexico dove Edens studia fulmini e temporali. Negli ultimi 14 anni si è dedicato ad un altro hobby: armarsi di macchina fotografica, dopo le precipitazioni, nel tentativo di immortalare un arcobaleno di quinto ordine, sulla cui esistenza gli scienziati non sono mai stati concordi.

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Si tratta di un fenomeno appena visibile a occhio nudo. Edens non lo aveva mai osservato, ma era sicuro che la sua macchina fotografica avrebbe potuto individuarlo. L'8 agosto 2012, al termine di un temporale, ha scattato 100 immagini di un doppio arcobaleno in 13 minuti. La macchina scelta era una Nikon DSLR dotata di una lente polarizzata per far risaltare i colori. Quando, in seguito, ha lavorato alle foto dal suo computer, Edens ha semplicemente regolato il contrasto e improvvisamente l'arcobaleno di quinto ordine gli è apparso davanti agli occhi.

"Osservando attentamente, si riesce a notare la tonalità verde in prossimità dell'arco di quinto ordine" ha spiegato Edens in un'intervista. "La foto rappresenta quello che vedrebbe l'occhio se guardasse attraverso un filtro polarizzato." Prestando molta attenzione e sfruttando dei software di fotoritocco, Edens è riuscito a catturare il misterioso fenomeno. I suoi risultati sono stati pubblicati sulla rivista Applied Optics.

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Gli arcobaleni si formano quando la luce rimbalza dall'interno delle gocce d'acqua; l'"ordine" di un arcobaleno indica quante volte è rimbalzata la luce. Di conseguenza, un arcobaleno di quinto ordine si forma solo quando la luce rimbalza cinque volte all'interno di una goccia. In condizioni di laboratorio, sono state osservate riflessioni anche dell'undicesimo ordine, quindi sulla carta potrebbero esistere arcobaleni di ordine superiore. Ma in natura raramente si verificano condizioni così favorevoli, perché le impurità dell'aria causano la dispersione della luce.

Proprio per la sua posizione, il Langmuir Lab possiede delle ottime condizioni per osservare gli arcobaleni naturali. In quel luogo, ci sono meno impurità, inoltre, a più di 3.000 metri, la densità dell'aria è solo due terzi rispetto al livello del mare. Insomma, una quantità minore d'aria riesce a disperdere di meno la luce.

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Fino a poco tempo fa, nessuno era sicuro che in natura potessero presentarsi arcobaleni di ordine superiore al secondo.

"Negli ultimi 100 anni, erano stati osservati arcobaleni di terzo ordine solo un paio di volte," ha raccontato Edens, e nessuno li aveva mai catturati su pellicola. Le gocce di pioggia, soprattutto quelle più grandi, si appiattiscono a causa della resistenza dell'aria, per questo motivo sembravano improbabili, se non impossibili, un numero di riflessi di luce superiori al secondo ordine.

Ma negli ultimi tre anni, le opinioni degli scienziati sono mutate. Quando nel 2013, in occasione di una conferenza, Edens ha presentato le sue fotografie di arcobaleni di terzo e quarto ordine, "è diventato palese che gli archi di ordine superiore non sono poi così rari," ha raccontato lo scienziato.

È un po' imbarazzante, non ho mai pensato che sarei stato il primo a fare la scoperta

Edens ha raccontato di come l'avvento delle macchine fotografiche digitali di alta qualità abbia reso molto più facile rilevare arcobaleni di ordine superiore.

"Con la fotografia digitale è possibile regolare il contrasto e la luminosità delle foto dal computer," ha spiegato. "Questo rende molto più facile mettere in evidenza i contrasti di colore e i dettagli nelle foto che altrimenti non risulterebbero visibili."

In effetti, è bastata una stagione di osservazione per individuare questi arcobaleni di ordine superiore, ha ammesso Edens. Nel 2011, uno scienziato atmosferico tedesco si è messo in cerca di arcobaleni di terzo e quarto ordine, riuscendo a trovarli in relativamente poco tempo grazie alla sovrapposizione delle foto digitali della stessa scena per aumentare il contrasto. Questo ha fatto scattare una lampadina nella testa di Edens: anche lui aveva scattato numerosissime foto in cerca arcobaleni di quinto ordine nei primi anni del 2000, ha ricordato, ma se ne era "praticamente dimenticato" fino a quel momento. Così Edens è tornato a caccia. "Questa volta i colleghi dell'università non hanno giudicato così folle la mia idea," ha scherzato.

Edens ha ammesso che la sua scoperta non ha grandi applicazioni pratiche, ma che comunque potrebbe aiutare gli scienziati del suo campo a comprendere meglio la fisica e gli effetti atmosferici delle goccioline di pioggia.

Edens è onorato e sorpreso di essere stato il primo a scovare un arcobaleno di quinto ordine ordine. "È un po' imbarazzante, non ho mai pensato che sarei stato il primo a fare la scoperta," ha spiegato lo scienziato. "Tutti conoscono gli arcobaleni, eppure continuano a trovarli comunque interessanti."

Il ricercatore spera che la sua scoperta possa fare venire voglia ad altri di mettersi a cercare arcobaleni di ordini ancora superiori. Quelli di sesto e settimo ordine saranno molto più difficili da vedere, ha concluso Edens. "ma non si sa mai."

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