Fotometeors i mecanismes òptics

En la mitologia grecoromana, la deessa Iris era una missatgera molt veloç que actuava de pont entre l'ésser humà i la divinitat. Portava una túnica multicolor i unes botes alades, i el seu moviment deixava una estrela, que és el que coneixem com l'arc de Sant Martí. Hui sabem que no es forma segons la trajectòria de cap figura divina, sinó a causa de la refracció i reflexió d'un raig de llum en les gotes de pluja.

 Com este, molts altres fenòmens òptics que observem al cel troben l'explicació en les propietats de la interacció de la llum amb l’aigua. A continuació, n'esmentarem alguns dels més vistosos.

Arc de boira

Es tracta d'un fenomen similar a l'arc de Sant Martí, però en este cas la llum travessa una pantalla de gotes de boira. Estes gotes, de menor mida (de diàmetre inferior a 0,05 mm) que les gotes de pluja, no aconsegueixen separar els colors de la llum de forma efectiva i, en canvi, la difracten formant un arc blanc amb el centre en la direcció antisolar.

Halos solars

Estos cercles lluminosos es produeixen quan els rajos solars incideixen sobre els cristalls de gel en forma de columna hexagonal que conformen els núvols de tipus cirroestrats (núvols situats a molta altitud, entre 6.000 i 10.000 metres, amb forma de vel sedós). La refracció consegüent descompon la llum en els colors de l’espectre visible. Els rajos que travessen els cristalls pateixen dos refraccions: una d’entrada i una altra d’eixida.

La refracció mínima es dona per al roig amb un angle d’uns 22 graus. La majoria de rajos que travessen el cristall són refractats a angles pròxims. Com a resultat, s’observa un halo al voltant del sol que comença en el roig i s’esvaeix gradualment.

Parhelis o sun dogs

Els parhelis (del grec parahelios, semblant al sol) adopten la forma de taques lluminoses a un o als dos costats de l'astre. Apareixen quan la llum travessa núvols que contenen cristalls de gel de la forma hexagonal plana, més comuns en els de tipus cirrus. Estos es distingeixen dels cirroestrats per l'estructura discontínua o l’estretor de les parts contínues. Les forces d’arrossegament tendeixen a alinear els cristalls de forma que els rajos que ens arriben als ulls queden limitats als que es troben a la mateixa altura del sol.

Columnes de llum

Sovint, estos cristalls plans reflecteixen la llum amunt o avall per la cara horitzontal. Quan es troben apilats, en núvols de gran altitud o en les capes baixes de la troposfera, poden crear col·lectivament la il·lusió d’estes columnes lluminoses a partir de la llum del Sol, de la Lluna, de Venus o, fins i tot, de llum artificial provinent de terra.

Iridiscència

En els altocúmuls i cirrocúmuls (núvols d’altura mitjana i de més alts en forma de protuberàncies), la llum que incideix es refracta i es dispersa sobre la superfície esfèrica de gotes d’aigua o cristalls de gel en els núvols que tenen una mida concreta, en el rang microscòpic. Este efecte òptic s’observa més fàcilment quan el Sol es troba relativament baix en el cel, quan més quantitat de llum travessa l’atmosfera, i apareix de forma més espectacular en els anomenats altocúmuls lenticulars (capes d’altocúmuls en forma de lent o ametla), on els colors que es veuen són més intensos.