Как возникает радуга


Согласно Библии, радуга является символом Божьего обещания человечеству больше никогда не устраивать потоп на Земле. Действительно, часто радуга — это свидетельство того, что где-то поблизости прошел дождь. Как правило, мы видим радугу в солнечную погоду, когда на небольшом раcстоянии находятся дождевые облака (обычно кучево-дождевые). Чтобы узнать, что такое радуга, в этой статье мы расcкажем о двух ее составляющих: солнечном свете и каплях дождя.

Что такое радуга откуда берется

Первичная и вторичная радуги.

 

Почему и откуда появляются радуги?

Солнечный свет представляет собой смесь цветов. Когда лучи света проходят через стеклянную призму, часть их сгибается и преломляется больше, чем другие. Свет, выходящий из призмы, распространяется в непрерывную полосу цветов, называемую спектром. Цвета идут от красного, который меньше всего изогнут, через оранжевый, желтый, зеленый и синий до самого фиолетового. Фиолетовый цвет изогнут больше всего.


Солнечный свет, проходящий через капли воды, преломляется точно так же, как солнечный свет, проходящий через призму. Это создает атмосферный солнечный спектр в небе, который мы и называем радугой.

Коротко говоря, радуга — это группа полукруглых дуг цвета, которая появляется в виде огромной арки на небе. Радуги часто видны после дождя. Они образуются, когда солнечный свет прорывается сквозь дождевые облака. Дождевые капли действуют как миниатюрные призмы, преломляющие или разбивающие солнечный свет в различные цвета, а также отражающие его, создавая спектр.

Мы можем легко создать искусственную радугу у себя дома с помощью садового шланга. Нужно просто стать спиной к солнцу и отрегулировать полив шланга до мелкого распыления, создав таким образом водяную «пыль». Радугу также можно увидеть напротив места, куда падают брызги водопада.

Что такое радуга откуда берется водопад виктория

Радуга у водопада Виктория (на границе Замбии и Зимбабве)

Если радуга одна, или если она основная, то такая радуга всегда имеет красный цвет снаружи (сверху) дуги и синий с внутренней стороны. Обычно радиус радуги равен примерно одной четверти видимого неба, или 42 градуса. Когда поблизости дождь, нужно посмотреть в ту часть неба, которая находится напротив солнца под углом 42 градуса относительно нашей тени; именно в этом месте должна появиться радуга.


Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг основной. Это вторичная радуга, которая образована светом, отражённым в каплях два раза. Во вторичной радуге порядок цветов «перевёрнутый» — красный находится с внутренней стороны, фиолетовый — снаружи. Вторичная радуга образуется под углом 50—53° относительно нашей тени. Область между двумя радугами выглядит относительно темной, поскольку ей не хватает как однократно, так и дважды отраженных лучей. Вторичная радуга слабее основной и обычно исчезает быстрее.

Есть даже доказательства появления третьей или третичной радуги, но такое явление считается чрезвычайно редким. Несколько наблюдателей также сообщили о том, что видели четырехугольные радуги, в которых тусклая внешняя дуга имела рябь и пульсирующий вид.

 

Кто первый определил что такое радуга?

Мы не можем с абсолютной уверенностью сказать, кто именно первым дал правильное объяснение того, что такое радуга. Обычно первенство предоставляется французу Рене Декарту (1596-1650), философу и писателю, который систематически рассмотрел этот вопрос в приложении к своей знаменитой работе «Рассуждение о методе» в 1637 году.


Декарт предположительно сделал точный расчет путей, которые лучи света проходили в разных точках стеклянного глобуса, наполненного водой (имитация капли дождя), тем самым определяя углы их преломления. Это было решением математической проблемы, которое ускользало от ученых в течение двух тысячелетий и было ключом к объяснению того, что такое радуга.

Но заметьте, что Декарт только «предположительно» сделал этот расчет. Как оказалось, Виллеброрд Снелл, голландский астроном и математик, обнаружил математический закон преломления света за 16 лет до декартовой диссертации по этому вопросу. Однако Снелл не смог опубликовать свою работу и умер в 1626 году. Затем, примерно через 80 лет после того, как записки Снелла были обнаружены, возникли споры о том, что Декарт каким-то образом видел рукописи Снелла и выдал изложенные в них выводы за свои.Что такое радуга откуда берется

Конечным результатом было то, что на Западе, особенно в англоязычных странах, закон преломления света стал известен как Закон Снелла, а во Франции его называют Законом Декарта.

Итак, хотя Декарт и объяснил, что такое радуга, он действительно не мог сделать этого без точных вычислений преломления света. Но кому именно, Декарту или Снеллу, принадлежит эта часть работы, мы, возможно, никогда не узнаем.

 

Где и когда можно увидеть радугу?

Моряки знают, что радуга может использоваться для прогнозирования погоды. Вообще говоря, ливни и грозы движутся с запада на восток, таким образом моряки руководствуются старой приметой:

Радуга поутру — быть дождю; радуга вечером — к хорошей погоде.


Утром солнце находится на востоке, и чтобы увидеть радугу, мы должны стать лицом к западу, где идет дождь. Поскольку дожди обычно приходят с запада, то утренняя радуга может нас об этом предупредить. Поздним вечером же солнце находится в западной части неба. После того, как дождь или гроза уже прошли над нами или мимо нас, они обычно отступает к востоку, где мы и увидим радугу.

И поскольку грозовые ливни более часты в конце дня, чем ранним утром, радуга встречается вечером гораздо чаще. Именно по этой причине появление радуги обычно связано с началом улучшения погоды.

Что такое радуга откуда берется

Если солнце садится или поднимается, можно увидеть полную дугу радуги. Если солнце окажется под углом в 42 градуса или выше над горизонтом, мы не сможете увидеть радугу, потому что она будет ниже горизонта. Сжатый кулак, удерживаемый на расстоянии вытянутой руки, примерно равен 10 градусам; поэтому, если солнце находится примерно «четыре кулака» над горизонтом, мы не увидим радугу. Единственная возможность увидеть радугу в это время будет с самолета или с вершины высокой горы. Самолет предоставит наилучшую возможность увидеть всю 360-градусную радугу, проецируемую на землю, но это зрелище настолько редкое, что лишь немногим посчастливилось его увидеть.


 

Источник: Экологический блог (ruslo.info)

Источник: ruslo.info

Почему появляется радуга?

Чтобы разобраться, почему появляется радуга, необходимо вспомнить о том, что представляет собой луч света. Из курса школьной физики известно, что он состоит из летящих с огромной скоростью частиц — отрезков электромагнитной волны. Короткие и длинные волны различаются по цвету, но все вместе в едином потоке они воспринимаются человеческим глазом как белый свет.

И только когда луч света «натыкается» на прозрачную преграду — каплю воды или стекло — он распадается на различные цвета.

Самые короткие электромагнитные волны красного цвета обладают наименьшей энергией, поэтому они отклоняются меньше других. Самые же длинные волны фиолетового цвета, напротив, отклоняются больше остальных. Таким образом, большая часть цветов радуги располагается в промежутке между красной и фиолетовой линиями.


Человеческий глаз различает семь цветов — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Но следует иметь в виду, что на самом деле цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.

Круглая радуга. Фото: Shutterstock.com / Pushish Donhongsa

При каких условиях образуется радуга?

Чтобы появилась радуга, необходим источник света и повышенная влажность. Цветные полосы видны на небе после дождя и в подсвеченных солнечными лучами капельках тумана. Разглядеть радугу можно и возле водопадов, а также в солнечную погоду на берегах водоёмов.

Почему радуга не всегда появляется после дождя?

Радугу видно только тогда, когда лучи света падают на капли под углом 42°. При этом источник света должен быть расположен за спиной наблюдателя. 

От чего зависит ширина и яркость радуги?

Радуга может быть разной по ширине и яркости цвета: это напрямую зависит от размера капель, через которые преломляется свет. Если частицы воды крупные — сияющая дуга будет яркой и узкой. Если же капли мелкие, то радуга окажется широкой, но с блёклыми оранжевыми и жёлтыми краями.

Белая радуга. Фото: www.globallookpress.com

Радуга на самом деле окружность, а не дуга?


Да, радуга — это замкнутый круг, нижняя часть которого скрыта под линией горизонта. Увидеть радужное кольцо можно из окна самолёта.

Сколько радуг можно увидеть одновременно?

Иногда лучи света, прошедшие внутрь капли, отражаются от неё два и более раз. Тогда на небе видны сразу две радуги (третья и последующие, как правило, не различимы для глаза).Совместно с таким явлением обычно видна и полоса Александра — тёмный участок неба между радугами.

Что такое белая радуга?

Белую радугу также называют туманной. Это редкое природное явление представляет собой широкую блестящую белую дугу. Она появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из мельчайших капелек радиусом около 25 мкм***.

Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя — в оранжевый.

Как и где появляется огненная радуга?

Огненную радугу принято считать одной из разновидностей галό — оптического эффекта в виде светящегося кольца вокруг солнца. Гало возникает обычно вокруг мощных источников света благодаря ледяным кристаллам, содержащимся в облаках. Подробнее об эффекте гало читайте >>

Огненная радуга. Фото: www.globallookpress.com

Огненная радуга преимущественно появляется в области перистых облаков: мелкие льдинки отражают падающий свет и буквально «зажигают» облака, окрашивая их в различные цвета.

Можно ли увидеть радугу ночью?


Да, это возможно. Свет Луны, отражённый частицами воды от дождя или водопада, образует цветовой спектр****, который ночью неразличим для глаза и кажется белым ввиду особенностей человеческого зрения в условиях плохой освещённости. Лучше всего такая радуга видна во время полнолуния.

Лунная радуга. Фото: Shutterstock.com / Muskoka Stock Photos

Как сделать радугу своими руками?

Понадобится: стакан, вода, лист бумаги.

Что делать:

1. Поставить заполненный водой гранёный стакан к окну, откуда светит солнце.

2. Лист бумаги положить на пол недалеко от окна так, чтобы на него падал свет.

3. Смочить окно горячей водой.

4. Менять положение стакана и листа бумаги до тех пор, пока радуга не станет видна.

 

Понадобится: шланг с водой.

Что делать:

1. Взять шланг с бегущей водой и слегка зажать его «горлышко», чтобы появились брызги.

2. Направить брызги в сторону солнца.

3. Присмотреться и увидеть в брызгах радугу.

Как запомнить цвета радуги?


Существуют специальные фразы, которые помогают запомнить последовательность цветов радуги. Первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета радужной полосы — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.

Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.

Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.

Крот овце, жирафу, зайке гладил старые фуфайки.

Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп.

Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности?

Как предсказать погоду по радуге?

Если в спектре радуги преобладает красный цвет, то нужно ждать сильного ветра.

Дождливая погода в ближайшие дни будет, если увидеть двойную или тройную радугу.

Высокая радуга сигнализирует о том, что погода будет ясной, а низкая — что дождливой.

Если больше зелёного цвета — будут дожди, жёлтого — хорошая погода, красного — ветер и засуха.

Радуга зимой — редкость, она сигнализирует о надвигающемся морозе или снеге.

Радуга вдоль реки к сильному дождю, а поперёк — к ясной погоде.

Появление радуги в субботу обещает дождливую следующую неделю.


* Перуница — в славянской мифологии одно из воплощений богини Лады, супруги бога-громовержца Перуна. Её также называли девой-громовницей, как бы подчёркивая, что она разделяет власть над грозами со своим мужем.


** Хеймдалль — в германо-скандинавской мифологии страж богов и мирового древа, считается сыном Одина.

*** мкм=0,001 мм

**** Спектр — совокупность цветовых полос, получающихся при прохождении светового луча через преломляющую среду.

Источник: aif.ru

Радуга похожа на настоящую магию. Она такая красивая и волшебная в небе после дождя, когда выглядывает солнце, что заставляет нас чувствовать себя счастливыми, не так ли?

Но, как происходит это магическое волшебство? Как в небе появляются эти разноцветные дуги? Давайте разберемся.

Начнем с основ физики. Белый солнечный свет состоит из множества различных световых волн разной длины. В зависимости от длины волны он воспринимается нашим глазом как определенный цвет — от красного (самые длинные волны) до фиолетового (самые короткие). При смешении все эти цвета и дают видимый белый свет.

Принято выделять семь основных цветов, которые мы называем цветами радуги: красный, оранжевый, желтый зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Эти цвета легко запоминаются по первым буквам известной всем из детства фразы:

Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан.

Кроме того, в белом солнечном свете присутствуют волны, которые наш глаз не видит — ультрафиолетовые (короче фиолетовых) и инфракрасные (длиннее красных). Первые известны тем, что вызывают загар на нашем теле, а вторые — это тепловое излечение или попросту тепло, которое мы чувствуем, когда солнечные лучи падают на наше лицо и тело.

Проходя через границу неоднородных сред (например воздуха и воды или воздуха и стекла) белый свет преломляется и разлагается на отдельные цвета, которые мы называем спектром. Чтобы увидеть цвета спектра, можно использовать трехгранную призму, которая преломляя солнечный свет, выделяет из него все цветовые составляющие.

Дисперсия света.

Эффект разложения белого света на цветные составляющие (спектр) называется дисперсией. Именно из-за преломления света бриллианты играют цветными огнями.

Но, вернемся к нашей радуге. Цвета спектра и есть цвета радуги. Как же происходит дисперсия солнечного света, порождающая радугу?

Когда солнечный свет сталкивается с каплей дождя, часть света от неё отражается, а остальная часть попадает во внутрь капли. Луч света преломляется на ближайшей к нему поверхности капли дождя, потом этот свет попадает на дальнюю поверхность капли и отражается от неё. Когда этот внутренне отраженный свет вновь достигает поверхности капли, он снова преломляется при выходе. Вот как это выглядит на схеме:

Как видим, часть падающего на каплю солнечного света отражается обратно под некоторым углом. Этот угол не зависит от размера капли, но зависит от показателя преломления воды капли. Для дождевой воды показатель преломления равен 1,333, поэтому угол отражения получается около 42°. А морская вода имеет более высокий показатель преломления, чем дождевая, поэтому угловой радиус радужной дуги в морских брызгах меньше, чем у дождевой.

Фактически, угол отражения света в капле — это угол между солнцем, каплей дождя и глазом наблюдателя. Однако, поскольку дождевых капель много, лучи преломленного и отраженного света от разных капель образуют конус с вершиной в зрачке глаза наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и солнце. Окружность в основании этого конуса и будет радугой. Но, поскольку наблюдатель находится на поверхности земли, он видит только часть окружности — дугу. Из этого также следует, что для образования радуги само солнце должно находиться не выше 42° над горизонтом. Вот почему радугу невозможно увидеть в летний полдень, когда солнце высоко в зените. Вообще, чем ниже над горизонтом находится солнце, тем большей будет дуга радуги.

Если же наблюдателя поднять над землей, например на воздушном шаре или самолете, то при определённых обстоятельствах он сможет увидеть радугу в форме полной окружности.

Источник: medium.com

Семицветный чудо-мост

Так, в Китае, где почитаемы драконы, радуга также представляется этим фантастическим существом, символизирующим единение Неба и Земли, инь и ян. Извивающимся существом — небесной змеёй — представляли радугу и африканские мифы. Она кольцом опоясывала Землю и охраняла несметные сокровища.

Мотив стража появляется и у скандинавов в мифологии «Биврёст» (др.-исл. bifrǫst), что означает «дрожащий путь». Радуга — это мост, связывающий Небо и Землю, а охраняет его страж Хеймдалль. В час, когда наступит Рагнарёк (гибель мира и богов), мост разрушится.
Самая популярная ассоциация с радугой, — естественно, мост. И славянская мифология не ушла от этого образа. Магическая разноцветная радуга соединяла Небо и Землю. И ангелы спускались по этому мосту за речной водой. Собранную влагу выливали в облака, проливавшиеся дождём на землю.

Есть и другой вариант: радуга — это искрящееся коромысло, которым древняя богиня плодородия черпает живительную воду из моря-океана и проливает её на поля. Коромысло прячут на небе, а разглядеть его можно только в ночное время в созвездии Большой Медведицы. Любопытно, что в славянских мифах объясняется не только сущность радуги, но и причины появления облаков и дождя.

Древние мифы и сказания, конечно, очень интересны, но с тех пор человечество сильно шагнуло вперёд, и теперь мы можем выяснить природу радуги уже с научной точки зрения.

Как появляется семицветный луч?

Для начала вспомним, что такое световой луч. Мы знаем, что луч представляет собой отрезки электромагнитной волны (частицы, летящие с огромной скоростью). Эти волны разные по длине и, соответственно, по цвету, но человек воспринимает их в одном потоке белого света. Единственная ситуация, когда человеческий глаз может «распознать» разные цвета — это попадание луча света на стекло или каплю воды.

Меньше всех отклоняются короткие волны красного цвета. Самые длинные волны у фиолетового цвета, он рассеивается сильнее всех. Соответственно остальные цвета находятся между волнами красного и фиолетового цветов. Мы видим лишь семь цветов, однако на самом деле оттенков гораздо больше, но они являются переходными и не так заметны.

Как возникает радуга?

Итак, теперь мы знаем, что в природе для появления радуги нужен свет и обильная влажность. Мы видим «коромысло» как раз после дождя (иногда и во время него) в солнечном свете. Также увидеть радугу можно в солнечный день у водоёмов, самая яркая — у водопада.
Однако иногда и погода солнечная, и дождь идёт, а радуги нет. Почему так происходит? Дело в том, что для того, чтобы увидеть радугу, должны быть соблюдены определённые условия. Во-первых, лучи света должны падать на капли под углом 42°. Во-вторых, наблюдатель должен стоять спиной к источнику света.

Радуга может быть разной степени яркости и ширины. Данные параметры зависят от величины капель: чем они крупнее, тем ярче будет «мостик».

Дуга или окружность?

А какой формы на самом деле радуга? Ведь мы всегда считали её дугой. Однако в данном случае ближе к правде оказались африканские мифы, считавшие радугу не полукругом, а кольцом. Действительно, настоящий радужный замкнутый круг мы можем увидеть из иллюминатора самолёта, а на земле мы, к сожалению, видим только его часть.

Раз радуга, два радуга…

А видели ли вы когда-нибудь несколько радуг одновременно? Это очень частое явление. Для нескольких «радужных мостов» нужно, чтобы световые лучи, пронзающие капли, отразились несколько раз.

Часто вместе с несколькими радугами можно различить и другое явление — полосу Александра (тёмная полоска неба между радужными «лесенками»).

Разновидности радуг

Но радуги бывают не только яркие и семицветные. Например, существует редкая туманная белая радуга. Выглядит она как широкая белая полоса, появляющаяся при проникновении света сквозь слабый туман. При этом туман должен состоять из капелек радиусом около 0,025 мм. Полоса радуги может быть не чисто белой, а с примесью оранжевого цвета с внешней стороны и фиолетового с внутренней.

Но если полную радугу можно увидеть только из самолёта, то другой оптический феномен — галό — доступен для человеческого глаза и на земле. Оно представляет собой светящееся кольцо вокруг мощного источника света и появляется благодаря кристаллам льда, находящимся в облаках.

Одна из разновидностей гало — огненная радуга. Чаще всего она появляется рядом с перистыми облаками. Ледяные капельки отражают лучи света, озаряя облака различными цветами.

Время радуги

Когда мы говорим про появление семицветного «коромысла», одним из условий его возникновения называем свет. Но свет есть не только днём. Так возможно ли рождение радуги в ночное время суток?

Ночного света луны вполне хватает для появления радуги. Он отражается от водяных капелек или водопада, образуя знакомые нам цвета. Однако в темноте человеческий глаз плохо различает эти цвета и принимает их за обычный белый свет. Наиболее видимой для людей лунная радуга становится во время полнолуния.

Собственная радуга

Если заметить естественную радугу никак не получается, то можно её сделать своими руками. Рассмотрим два простых способа.

Радуга в стакане

1. Нам понадобятся гранёный стакан с водой и лист бумаги.
2. Ход работы:

► Ставим стакан с водой рядом с источником света. Желательно, чтобы это было место у окна, на которое светит солнце.

► Лист бумаги располагаем на полу рядом с окном, выбирая освещенное место.

► Смачиваем оконное стекло водой.

► Вращаем стакан и бумажный лист до «появления» радуги.

Радуга в брызгах воды

Существует ещё более простой способ увидеть радугу.
1. Нам понадобятся: шланг с водой и место для проведения опыта (желательно двор на улице).
2. Ход работы:

► Берём шланг с льющейся водой и аккуратно сжимаем основание горлышка, чтоб струя превратилась в брызги.

► Направляем брызгающую струйку в солнечную сторону.

► Внимательно присматриваемся. В брызгах будет видна радуга.

Источник: zen.yandex.ua

Чаще всего явление возникает во время небольшого мелкого дождя или сразу после его окончания. После него, на небе остаются мельчайшие сгустки тумана. Именно когда тучи рассеиваются и выходит солнце, каждый желающий может наблюдать своими глазами радугу. Если она возникает во время дождя, тогда цветная дуга состоит из мельчайших капель воды разного размера. Под воздействием преломления света, множество мелких водных частиц образуют это явление. Если наблюдать за радугой из высоты птичьего полета, то цветным окажется не дуга, а целый круг.

В физике существует такое понятие как «дисперсия света», название ему дал еще Ньютон. Дисперсия света – это явление, в процессе которого происходит разложения света в спектр. Благодаря нему обычный белый поток света разлагается на несколько цветов воспринимаемых человеческим глазом:

  • красный;
  • оранжевый;
  • желтый;
  • зеленый;
  • голубой;
  • синий;
  • фиолетовый.

В понимании человеческого зрения, цветов у радуги всегда семь и каждый из них располагается в определенной последовательности. Однако цвета радуги идут непрерывно, они плавно соединяются между собой, а значит, она имеет намного больше оттенков, чем мы способны увидеть.

Чтобы увидеть радугу на улице должны быть соблюдены два главных условия:

  • радуга появляется чаще, если солнце находится низко над горизонтом (закат или восход солнца);
  • нужно стоять спиной к солнцу и лицом к проходящему дождю.

Разноцветная дуга появляется не только после или во время дождя, а также:

  • поливая при помощи шланга огород;
  • во время купания в воде;
  • в горах у водопада;
  • в городском фонтане в парке.

Если лучи света отражаются от капли одновременно несколько раз, человеку удается увидеть двойную радугу. Она заметна намного реже обычной, вторая радуга заметна намного хуже первой и ее цвет идет в зеркальном отражении, т.е. заканчивается фиолетовым цветом.

Чтобы самому сделать радугу человеку понадобиться:

  • миска с водой;
  • белый лист картона;
  • маленькое зеркало.

Эксперимент проводится в солнечную погоду. Для этого в обычную миску с водой опускается зеркальце. Миска располагается так, чтобы солнечный свет попадающий на зеркальце отражался на листе картона. Для этого некоторое время придется менять угол наклона предметов. Поймав наклон можно наслаждаться радугой.

Наиболее быстрый способ самостоятельно сделать радугу – использовать старый CD-диск. Меняйте угол наклона диска под прямыми солнечными лучами и получите четкую яркую радугу.

Источник: ECOportal.info


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.