Fenomen atmosfèric de l’arc de Sant Martí

L’arc de Sant Martí, una sèrie d’arcs de colors concèntrics que es poden veure quan la llum d’una font llunyana –el més habitualment el Sol– cau sobre una col·lecció de gotes d’aigua –com a la pluja, al raig o a la boira. L’arc de Sant Martí s’observa en la direcció oposada al Sol.

Els raigs de colors de l'arc de Sant Martí són causats per la refracció i la reflexió interna dels raigs de llum que entren a la pluja de l'aigua, cada color està doblegat per un angle lleugerament diferent. Per tant, els colors compostos de la llum incident se separaran en sortir de la gota. L’arc de Sant Martí més brillant i més comú és l’anomenat arc primari, que resulta de la llum que surt de la gota després d’un reflex intern.

Tot i que els rajos de llum poden sortir de la caiguda en més d'una direcció, una alta densitat dels rajos emergeix a un angle mínim de desviació de la direcció dels rajos entrants. L’observador veu així la màxima intensitat mirant els rajos que tenen una desviació mínima, que formen un con amb el vèrtex a l’ull de l’observador i amb l’eix que passa pel Sol. La llum que surt de les gotes de pluja després d’un reflex intern té una desviació mínima d’uns 138 º i, per tant, la major intensitat en les direccions formant un con amb un radi angular d’uns 42 °, amb arcs (de dins a fora) de violeta, indigo, blau., verd, groc, taronja i vermell.

De vegades, es pot observar un arc secundari, que és considerablement menys intens que l’arc primari i té la seva seqüència de color invertida. L’arc de Sant Martí secundari té un radi angular d’uns 50 ° i per tant es veu fora de l’arc primari. Aquest llaç resulta de la llum que ha sofert dos reflexos interns dins de la gota d’aigua. Els arc de Sant Martí de primer ordre, resultants de tres o més reflexos interns, són extremadament febles i, per tant, rarament no s’observen.

De vegades, els anells de colors dèbils es veuen a l’interior de l’arc primari. Aquests s’anomenen arc de Sant Martí supernumeraris; deu el seu origen als efectes d'interferència sobre els raigs de llum que surten de la gota d'aigua després d'una reflexió interna.