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Simulação computadorizada lança luz na física dos arco-íris

Física dos arco-íris é explicada em simulação computadorizada
Usando uma técnica mais aperfeiçoada e detalhada da forma como a luz interage com as gotículas de água, os cientistas puderam criar uma infinidade de tipos de arco-íris, incluindo o raro arco-íris gêmeo, no alto à direita. [Imagem: Sadeghi et al./ACMTG]

Física dos arco-íris

Observar arco-íris pode ser um gostoso passatempo - não fosse a dificuldade de encontrar um arco-íris para se olhar.

Esse caráter fortuito é ainda mais frustrante para os cientistas que desejam estudar a física dos arco-íris.

Mas, em tempos de realidade virtual e simuladores computadorizados, tudo parece ter uma solução.

Cientistas da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, conseguiram pela primeira vez simular em computador todos os tipos de arco-íris já observados na natureza.

Isto está permitindo que os físicos respondam a questões cruciais sobre essas belas formações quando elas ocorrem de fato, no mundo real - até agora pensava-se que a ciência já soubesse tudo o que há para se saber sobre arco-íris.

Gotas achatadas

Usando uma técnica mais aperfeiçoada e detalhada da forma como a luz interage com as gotículas de água, os cientistas puderam criar uma infinidade de tipos de arco-íris, desde os mais comuns, até os mais raros, como os arco-íris gêmeos, quando um arco-íris primário se divide em dois.

Quando começaram o trabalho, os cientistas logo viram que a interação da luz com gotas de água esféricas não conseguia explicar a formação de todos os arco-íris.

Eles se voltaram então para a pesquisa básica e verificaram que, conforme as gotas de água descem pela atmosfera, a pressão do ar achata ligeiramente sua base.

Quando a simulação passou a considerar as gotas, não como esferas perfeitas, mas ligeiramente achatadas na base, o programa conseguiu gerar todos os tipos de arco-íris já documentados na natureza.

Simulação computadorizada lança luz na física dos arco-íris
Na natureza, as gotas que formam os arco-íris não são esferas perfeitas, como se pensava. [Imagem: UC San Diego Jacobs School of Engineering]

Formação dos arco-íris

O mecanismo básico da formação dos arco-íris é bem conhecido: um feixe de luz é tanto refratado quanto refletido no interior da gota de água, tornando-se fortemente concentrado no chamado "ângulo do arco-íris".

Esse ângulo varia com a cor da luz. Como resultado, a luz do Sol é quebrada em seus componentes espectrais, formando as cores que vemos nos arco-íris.

"A variação na aparência dos arco-íris deve-se ao tamanho e ao formato das gotas," diz Iman Sadeghi, que desenvolveu os algoritmos.

"Isso vai muito além da computação gráfica. Nós agora temos um quadro praticamente completo de como os arco-íris se formam," diz Henrik Jensen, outro membro da equipe.

Apesar do interesse na física, os pesquisadores já estão pensando em licenciar seus algoritmos para a realização de filmes e jogos de computador com imagens mais realísticas.

Bibliografia:

Physically-Based Simulation of Rainbows
Iman Sadeghi, Adolfo Munoz, Philip Laven, Wojciech Jarosz, Francisco Seron, Diego Gutierrez, Henrik Wann Jensen
ACM Transactions on Graphics
December 2011
Vol.: 31(1)




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