Visão de várias gotas

A seguinte pergunta surge naturalmente: se fixarmos um desses observadores situados naquela superfície cónica e que vê a tal gota de vermelho brilhante, onde se encontrarão todas as (outras) gotas (iluminadas pelo sol) que são vistas em vermelho nas mesmas condições, por esse observador em particular?

A condição é a de que o ângulo de vértice no centro de cada uma dessas gotas, entre a direcção do sol e a direcção do observador, seja \(42,5^{\circ}\), mas esse ângulo é precisamente igual ao ângulo de vértice no observador, entre a semi-recta (variável) unindo o observador a cada uma dessas gotas e a semi-recta (fixa) partindo do sol em direcção do observador... Portanto, o observador, de costas voltadas para o sol, vê como vermelhas, todas as gotas iluminadas pelo sol, que estejam no cone centrado no observador, tendo como eixo uma recta com a direcção dos raios solares e como semi-abertura o ângulo de \(42,5^{\circ}\). Na figura seguinte está representado um tal cone de observador de gotas vistas como vermelhas e vários cones de vértices em gotas vistas como vermelhas, todos eles tangentes ao grande.

O que foi feito para o vermelho pode ser repetido para raios \(C_{3}\) de outras cores, obtendo assim vários cones de menores aberturas e outras cores, dentro do vermelho que começámos por considerar. E conclusões análogas podem ser expressas a partir do que foi visto, agora para as direcções dos raios de classe \(C_{4}\), conduzindo a cones de maior abertura, com o mesmo eixo dos anteriores, sendo desta vez o vermelho o de menor semi-abertura \((50,1^{\circ})\) entre todos os \(C_{4}\). O conjunto desses cones, todos tendo como eixo a recta que une o sol ao observador, está representado na figura que se segue.

As figuras que se seguem mostram a distribuição de algumas das cores que o observador deveria ver, nas melhores condições: um conjunto de círculos coloridos concêntricos (com centro na sombra do observador, produzida pelo sol); e uma ampliação de uma parte.

Sugere-se a comparação daqueles círculos com uma fotografia aérea existente em [3].

Da Terra, é possível ver arcos-íris quase inteiros a partir de cimos de montanhas, mas em geral temos de nos contentar com partes do arco superior, com a concavidade virada para baixo. A razão reside no facto de os raios das superfícies cónicas anteriores virados para baixo atingirem a superfície terrestre antes de encontrarem gotas iluminadas pelo sol.