Buongiorno, vorrei conoscere il motivo per cui quando il cielo è totalmente coperto, si vedono spesso i raggi del sole che, attraversando un foro nelle nubi arrivano a terra con andamento conico, come se la sorgente luminosa fosse molto vicina anziché paralleli come ci si aspetterebbe data la lontananza della stella. Grazie

Una doverosa premessa: questa risposta è frutto di un ragionamento originale, in quanto non ho trovato nulla al riguardo nelle fonti che consulto di solito. Eventuali inesattezze o errori sono quindi totalmente miei. Inoltre ho linkato due foto esterne a viaLattea, che illustravano bene il fenomeno (non le ho copiate sul sito di VL perché coperte da copyright).

La domanda posta dal nostro lettore è davvero curiosa. In realtà noi osserviamo due tipi di “allargamento” dei raggi luminosi: La divergenza TRA raggi e l’allargarsi del singolo raggio.  La prima foto evidenzia la divergenza TRA raggi:

http://felicedalelio.wordpress.com/2010/03/14/poesia-infinito-giacomo-leopardi/

Essa deriva, banalmente, dalla sostanziale puntiformità della sorgente di luce (il Sole) e dalla comparativamente “grande” estensione angolare delle nubi (o del buco in esse). Il tutto in ottemperanza alle leggi dell’ottica geometrica e alla propagazione rettilinea della luce.

Ma sicuramente il lettore faceva riferimento all’apparente allargarsi del “singolo” raggio, come si vede bene in questa seconda immagine:

http://www.massimopia.it/Natura%202011/Raggi%20di%20Sole/Raggi%20di%20Sole.html

In questo caso il motivo è ancora geometrico, ma un po’ più sottile.

Immaginiamo una situazione molto idealizzata: cielo completamente coperto tranne un buchetto attorno al Sole al tramonto (figura qui in basso). Si vedono la Terra, un osservatore e la copertura nuvolosa con un buco (chiedo scusa per il disegno da seconda elementare, ma penso sia chiaro).

La luce che entra ha la forma sostanzialmente di un cilindro (In realtà un cono molto acuto, perché il Sole, per quanto angolarmente piccolo, non è puntiforme). Ma il fatto è che il nostro osservatore vede questo cilindro sia lontano da sé (sottende l’angolo α in figura) che più vicino (angolo β, evidentemente maggiore di α). Il risultato è che la parte di “raggio” che a noi appare più “larga” è semplicemente più vicina. A riprova di ciò nella prima foto si vede bene che i raggi tutti “uniformemente lontani” (quelli che creano le chiazza di luce in mezzo al mare) appaiono praticamente cilindrici (di larghezza uniforme o poco divergente)