Słońce i deszcz: przepis na tęcze

Niezależnie od tego, czy uważasz, że są znakiem Bożej obietnicy, czy też czeka na Ciebie garnek złota, tęcze są jednym z najbardziej radosnych pokazów natury.

Dlaczego tak rzadko widzimy tęcze? I dlaczego są tu w jednej minucie, a znikają w następnej? Kliknij, aby poznać odpowiedzi na te i inne pytania związane z tęczą.

Czym jest tęcza?

Nasz nowy dzień / Wikimedia Commons

Czy zauważyłeś, że kolory tęczy (od zewnętrznej krawędzi do środka) zawsze zmieniają się na czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo, fioletowy?

Aby dowiedzieć się, dlaczego tak się dzieje, rozważmy krople deszczu na dwóch poziomach, jeden nad drugim. Na poprzednim schemacie widzimy, że czerwone światło załamuje się od kropli wody pod bardziej stromymi kątami do ziemi. Więc kiedy patrzymy pod stromym kątem, czerwone światło z wyższych kropli przemieszcza się pod odpowiednim kątem, aby spotkać nasze oczy. (Inne długości fal kolorów wychodzą z tych kropli pod bardziej płytkimi kątami, a zatem przechodzą nad głową.) To dlatego na szczycie tęczy pojawia się czerwony. Rozważmy teraz niższe krople deszczu. Podczas patrzenia pod mniejszymi kątami wszystkie krople w tej linii widzenia kierują fioletowe światło na oko, podczas gdy czerwone światło jest kierowane poza pole widzenia i skierowane w dół na stopy. Dlatego na dole tęczy pojawia się kolor fioletowy. Krople deszczu pomiędzy tymi dwoma poziomami odbijają różne kolory światła (w kolejności od najdłuższej do najkrótszej długości fali, od góry do dołu), dzięki czemu obserwator widzi pełnokolorowe widmo.

Czy tęcze naprawdę mają kształt łuku?

Horst Neumann/The Image Bank/Getty Images

Teraz wiemy, jak tworzą się tęcze, ale co powiesz na to, skąd przybierają kształt łuku?

Ponieważ krople deszczu mają stosunkowo okrągły kształt, ich odbicie jest również zakrzywione. Wierzcie lub nie, ale pełna tęcza to tak naprawdę pełne koło, ale drugiej połowy nie widzimy, ponieważ przeszkadza nam ziemia.

Im niżej słońce znajduje się nad horyzontem, tym więcej pełnego koła jesteśmy w stanie zobaczyć.

Samoloty oferują pełny widok, ponieważ obserwator może spojrzeć zarówno w górę, jak i w dół, aby zobaczyć cały okrągły łuk.

Podwójne tęcze

Mansi Ltd/The Image Bank/Getty Images

Kilka slajdów temu dowiedzieliśmy się, jak światło przechodzi przez trzystopniową podróż (refrakcja, odbicie, załamanie) wewnątrz kropli deszczu, tworząc tęczę pierwotną. Ale czasami światło uderza w grzbiet kropli dwa razy, a nie tylko raz. To „odbite ponownie” światło wychodzi z kropli pod innym kątem (50° zamiast 42°), co daje wtórną tęczę, która pojawia się nad głównym łukiem.

Ponieważ światło ulega dwóm odbiciom wewnątrz kropli deszczu, a mniej promieni przechodzi przez 4 etapy, jego intensywność jest redukowana przez drugie odbicie, w wyniku czego jego kolory nie są tak jasne. Kolejną różnicą między tęczą pojedynczą i podwójną jest odwrócenie schematu kolorów tęczy podwójnych. (Jego kolory to fioletowy, indygo, niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy, czerwony.) Dzieje się tak, ponieważ fioletowe światło z wyższych kropli deszczu wpada do oczu, podczas gdy czerwone światło z tej samej kropli przechodzi nad głową. W tym samym czasie do oczu wpada czerwone światło z niższych kropli deszczu, a czerwone światło z tych kropli jest skierowane na nasze stopy i nie jest widoczne.

A ta ciemna wstęga pomiędzy dwoma łukami? Wynika to z różnych kątów odbijania światła przez kropelki wody. ( Meteorolodzy nazwać Mroczna opaska Aleksandra .)

Potrójne tęcze

Mark Newman/Lonely Planet Images/Getty Images

Wiosną 2015 roku media społecznościowe rozbłysły, gdy mieszkaniec Glen Cove w stanie Nowy Jork udostępnił mobilne zdjęcie czegoś, co wyglądało na poczwórną tęczę.

Chociaż jest to możliwe teoretycznie, tęcze potrójne i poczwórne są niezwykle rzadkie. Nie tylko wymagałoby to wielokrotnych odbić w kropli deszczu, ale każda iteracja dawałaby słabszy łuk, co sprawiało, że tęcze trzeciorzędowe i czwartorzędowe byłyby trudne do zauważenia.

Kiedy się tworzą, potrójne tęcze są zwykle widoczne na wewnętrznej stronie łuku pierwotnego (jak widać na powyższym zdjęciu) lub jako mały łuk łączący między pierwotną i wtórną.

Tęcze nie na niebie

www.bazpics.com/Moment/Getty Images

Tęcze widać nie tylko w niebo . Zraszacz podwórkowy. Mgła u podstawy pluskającego wodospadu. To są wszystkie sposoby na dostrzeżenie tęczy. Dopóki jest jasne światło słoneczne, zawieszone krople wody i znajdujesz się pod odpowiednim kątem, możliwe jest, że tęcza będzie w zasięgu wzroku!

Możliwe jest również stworzenie tęczy bez z udziałem wody. Przykładem może być przykładanie kryształowego pryzmatu do słonecznego okna.

Zasoby

• NASA SciJinks. Co powoduje tęczę? Dostęp 20 czerwca 2015.
• NOAA National Weather Service Flagstaff, AZ. Jak powstają tęcze? Dostęp 20 czerwca 2015.
• Wydział Nauk o Atmosferze Uniwersytetu Illinois WW2010. Wtórne tęcze . Dostęp 21 czerwca 2015.