Pregunta enviada per GUILLERMO GUEVARA PARDO (Bogotà). FERNANDO BALLESTEROS respon:
Les gotes de pluja, encara que habitualment es representen en forma de llàgrima, en realitat són pràcticament redones. Quan un raig de llum entra en una gota d’aigua, la seua llum es descompon en colors (com ocorre amb la llum que travessa un got de vidre, per exemple), i també canvia en certa mesura la seua direcció. Quan aquesta llum arriba al costat oposat de la gota i intenta eixir d’ella, una petita fracció no ho aconsegueix i es veu reflectida cap enrere, gairebé eixint de la gota per on havia entrat. És a dir, les gotes de pluja reemeten cap enrere un petit percentatge de la llum amb la qual són il·luminades, descomposta en colors. Però no exactament cap enrere. Com que les parets de la gota són corbades, com a resultat de reflectir-se i refractar-se entre tanta superfície corba, al final la llum ix reemesa cap enrere formant un angle de 138º respecte de la llum incident. Aquest angle és el que explica l’arc de Sant Martí.
Suposem la següent situació. Tenim el Sol a les nostres esquenes, a prop de l’horitzó, i a la llunyania davant de nosaltres està plovent, i totes aquestes gotes de pluja estan sent il·luminades pel Sol. Totes elles estan reenviant cap a enrere una part de la llum del Sol, descomposta en colors. Però jo no veuré aquesta llum provinent de totes les gotes de pluja, sinó només d’algunes: d’aquelles que, respecte de mi, formen just un angle de 138º amb la llum del Sol, ja que només en aquest cas la llum reemesa cap a enrere arribarà fins els meus ulls.
Elaboració: Fernando Ballesteros
El conjunt de tots els punts de la cortina de pluja que, respecte de mi, formen un angle de 138º amb la llum del Sol és un cèrcol, un anell. Per tant, en realitat l’hauríem d’anomenar «anell de Sant Martí», però la part inferior d’aquest cèrcol queda tallada per la superfície terrestre (on no hi ha gotes de pluja), per això veiem un arc. En algunes circumstàncies és possible veure l’anell complet, per exemple si estem a la vora d’una cascada i tenim el Sol a las nostras esquenas i la bromera que genera la cascada està al nostre davant. O podem fabricar-nos-en un: si tenim una mànega de regar al jardí que ens permeta nebulitzar l’aigua, i la posem en marxa davant de nosaltres amb el Sol a las nostras esquenas, veurem l’anell al complet.
Per descomptat, en el moment que em moga cap a un costat, ja no m’arribarà la llum procedent de les mateixes gotes, sinó de les que estan al costat. És a dir, en cada posició veig un arc de Sant Martí distint. Dues persones que vegen juntes un arc de Sant Martí, no veuran exactament el mateix arc de Sant Martí: les gotes que reenvien cap als nostres ulls la llum del Sol descomposta en colors no seran les mateixes gotes per a un i per a l’altre. Això és més evident quan les gotes estan més a prop de nosaltres, com en el cas de la mànega de regar, o si ens movem a gran velocitat, com quan veiem l’arc de Sant Martí des d’un cotxe en moviment.
Sovint veurem que l’arc de Sant Martí no és únic, sinó doble (o triple). Això és degut al fet que la llum dins de la gota pateix més reflexions abans d’eixir d’aquesta (encara que amb cada reflexió la llum es debilita, i els arcs de Sant Martí secundaris són cada vegada més tènues; l’arc terciari és pràcticament inapreciable). El segon arc de Sant Martí ix cap a enrere formant uns 130º amb la llum incident del Sol, per això sembla més gran. Per últim, si el Sol està molt alt sobre l’horitzó (més de 40º), la localització de l’arc quedarà per davall de l’horitzó, i no es veurà cap arc de Sant Martí.
Fernando Ballesteros. Investigador de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València.
