7 Fenômenos Ópticos.
MIRAGEM
Miragem ou espelhismo é um fenômeno óptico muito comum em dias ensolarados, especialmente sobre rodovias, em paisagens desérticas, ou também em alto-mar. Trata-se de uma imagem causada pelo desvio da luz refletida pelo objeto, ou seja, é um fenômeno físico real e não apenas uma ilusão de óptica. Miragem pode ocorrer em diferentes condições, causando vários tipos de imagem do objeto. A luz solar, em direção ao asfalto, sofre refração devido ao gradiente de temperatura das camadas de ar a medida em que se aproxima do asfalto. Essa refração desvia a direção de propagação da luz, e por final, ela reflete-se (reflexão total) nas camadas de ar próximas ao solo, fazendo com que a luz agora se distancie dele. Desta forma, tem-se a ilusão que a superfície do solo está espelhada (poça de água aparente). O fenômeno também é observado quando o solo está muito frio, neste caso as imagens refletidas no ar são invertidas.
Miragem é apenas um dos muitos fenômenos ópticos que podemos observar no céu. Efeitos como arco-íris, halo, iridescência, coroa, nuvens noctilúcias, dentre outros, também podem ser confundidos com ilusões de óptica, mas são fenômenos reais envolvendo a propagação da luz na atmosfera, além de serem muito agradáveis de ver.
Existem vários tipos de miragem, com diferentes processos de formação. Basicamente, a miragem é dividida em dois grandes grupos: miragem inferior e superior. A primeira é a miragem de deserto e rodovias, em dias quentes, e a segunda é mais comum em regiões polares e menos comum do que a primeira.
Miragem causada pelo desvio da luz refletida do asfalto quente, dando o aspecto de água sobre a pista.
FATA MORGANA
O efeito de Fata Morgana, do italiano fata Morgana (ou seja: fada Morgana), em referência à fictícia feiticeira (Fada Morgana) meia-irmã do Rei Artur que, segundo a lenda, era uma fada que conseguia mudar de aparência, é um efeito de ilusão óptica.
Trata-se de uma miragem que se deve a uma inversão térmica. Objetos que se encontrem no horizonte como, por exemplo, ilhas, falésias, barcos ou icebergues, adquirem uma aparência alargada e elevada, similar aos "castelos de contos de fadas".
A Fata Morgana mais célebre é a que se produz no Estreito de Messina, entre a Calábria e a Sicília.
Com tempo calmo, a separação regular entre o ar quente e o ar frio (mais denso) perto da superfície terrestre pode actuar como uma lente refractante, produzindo uma imagem invertida, sobre a qual a imagem distante parece flutuar. Os efeitos Fata Morgana costumam ser visíveis de manhã, depois de uma noite fria. É um efeito habitual em vales de alta montanha, onde o efeito se vê acentuado pela curvatura do vale, que cancela a curvatura da Terra. Também se costuma ver de manhã nos mares árcticos, com o mar muito calmo, e é habitual nas superfícies geladas da Antártida.
Os efeitos de Fata Morgana são miragens ditas superiores, diferentes das miragens inferiores, que são mais comuns e criam a ilusão de lagos de água distantes nos desertos ou em estradas com o asfalto muito quente.
ARCO ÍRIS
Um arco-íris (também chamado arco-celeste, arco-da-aliança, arco-da-chuva, arco-da-velha) é um fenômeno óptico e meteorológico que separa a luz do sol em seu espectro (aproximadamente) contínuo quando o sol brilha sobre gotas de chuva. É um arco multicolorido com o vermelho no seu exterior e o violeta em seu interior; a ordem completa é vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil (ou índigo) e violeta. No entanto, a grande maioria das pessoas consegue discernir apenas seis cores, e o próprio Newton viu apenas cinco cores, e adicionou mais duas apenas para fazer analogia com as sete notas musicais
Para ajudar a lembrar a sequência de cores do arco-íris, usa-se a mnemónica: «Vermelho lá vai violeta», em que l, a,v, a,i representam a sequência laranja, amarelo, verde, azul, índigo. Na língua inglesa é usada a mnemónica roygbiv.
O efeito do arco-íris pode ser observado sempre que existir gotas de água no ar e a luz do sol estiver brilhando acima do observador em uma baixa altitude ou ângulo. O mais espetacular arco-íris aparece quando metade do céu ainda está escuro com nuvens de chuva e o observador está em um local com céu claro. Outro local propício à apreciação do arco-íris é perto de cachoeiras.
HALO
Um halo é um anel de luz que rodeia um objeto.
Os halos se formam a 5-10 quilômetros (3-6 milhas), na troposfera superior. A forma e a orientação particulares dos cristais são responsáveis para o tipo de halo observado. A luz é refletida e refractada pelos cristais de gelo e pode dividir em cores por causa da dispersão, semelhante ao arco-íris.
Um fenómeno natural que ocorre quando existem cristais de gelo na atmosfera e a luz do sol os atravessa, e é relativamente comum, até é possível vê-los em redor da lua às vezes.
IRIDESCÊNCIA
A iridescência é um fenómeno óptico que faz certos tipos de surpefícies reflectirem as cores do arco-íris. A palavra é derivada do grego, Íris na mitologia grega é a personificação do arco-íris e mensageira dos deuses.
A pena do beija-flor, alguns insectos e bolhas de sabão têm essa propriedade.
Materiais iridescentes são popularmente conhecidos como "furta-cor" no Brasil.
As notas de cinco, dez e vinte euros dispõem, como elemento de segurança, de uma banda iridescente no verso.
REFRAÇÃO ATMOSFÉRICA
Refração atmosférica é o desvio da luz ou outra onda eletromagnética de uma linha reta assim que passa pela atmosfera devido a variação na densidade do ar como uma função de altitude. Refração atmosférica próxima ao chão produz miragens e pode fazer objetos distantes parecerem cintilantes ou ondulados. O termo também se aplica a refração de som.
LUZ ZODIACAL
A luz zodiacal é um feixe de luz fraca, quase triangular, visto no céu noturno e que se estende ao longo do plano da eclíptica, onde estão as constelações do Zodíaco. Cobre completamente o céu, mas só é perceptível no plano da eclíptica e é responsável por 60% da luz natural em uma noite sem Lua. É causada pela dispersão da luz solar nas partículas de poeira que são encontradas em todo o Sistema Solar. Pode ser observado no céu noturno, mesmo depois do pôr-do-sol ou antes do nascer-do-sol tanto na Primavera quanto no Outono.
A luz zodiacal é muito fraca e é completamente invisível no céu insuficientemente iluminado por outros objetos brilhantes como a Lua ou a poluição luminosa. Nas latitudes médias do Hemisfério Norte, é melhor observada na Primavera dirigindo a vista para o Oeste, depois do crepúsculo, ou olhando para o Leste, no Outono, pouco antes do amanhecer. A luz zodiacal aparece como uma coluna, muito brilhante no horizonte, inclinada no ângulo da eclíptica.
A intensidade da luz diminui com a distância do Sol. Em algumas noites muito escuras é possível ver uma faixa contínua ao longo de toda a eclíptica. Em oposição à luz zodiacal, pode-se ver um brilho muito fraco de forma oval conhecido como Gegenschein.
Ver o halo de luz zodiacal nem sempre é fácil. É preciso escolher bem o momento da observação. Como o brilho se estende ao longo de toda a eclíptica, é melhor observável quando ele se levanta acima do horizonte, o que depende da estação.
Formação do fenômeno
O fenômeno da luz zodiacal é produzido pela reflexão da luz do sol nas partículas de poeira no Sistema solar conhecida como poeira cósmica. Consequentemente, seu espectro é o mesmo que o espectro solar. O material que produz a luz zodiacal é chamado de nuvem de poeira interplanetária e está localizado em um volume em forma de lente, centrado no Sol, e que se estende bem para além da órbita da Terra. Como a maioria desse material está localizada perto do plano do sistema solar, a luz zodiacal é vista ao longo da eclíptica. A quantidade de matéria necessária para produzir a luz zodiacal observada é surpreendentemente pequena. Se fosse na forma de partículas de um milímetro, cada uma com o mesmo albedo (reflectividade da superfície de um corpo), como por exemplo, a Lua da Terra, cada partícula estaria à 8 km de seus vizinhos.
O Efeito Poynting-Robertson faz com que as partículas se movam lentamente em espiral nas proximidades do Sol, o que requer uma fonte contínua de novas partículas para manter a nuvem zodiacal. Acredita-se que a poeira oriunda de cometas e a poeira gerada pelas colisões entre asteróides são os principais responsáveis pela manutenção da nuvem de poeira que produz a luz zodiacal e o Gegenschein. Nos últimos anos, as observações feitas por uma variedade de sondas espaciais mostraram estruturas significativas na luz zodiacal, incluindo faixas de absorção da poeira associados com restos de determinadas famílias de asteróides e de várias trilhas de cometas.
A primeira descrição detalhada da luz zodiacal foi feita em 1683 pelo matemático e astrônomo italiano Giovanni Domenico Cassini e explicada por seu colega suíço Nicolas Fatio de Duillier em 1684.
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