Почему возникает радуга


Описание явления

Узнать, как выглядит радуга, можно после дождя, когда выходит солнце. На небе появляется огромная дуга или окружность, сияющая семью плавно переходящими друг в друга красками. Цвета радуги по порядку выглядят так:

  • красный;
  • оранжевый;
  • жёлтый;
  • зелёный;
  • голубой;
  • синий;
  • фиолетовый.

Легко запомнить правильную последовательность даже ребёнку в первом классе можно при помощи фраз-подсказок, в которых каждое слово начинается с той же буквы, что и название цвета:

  • Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
  • Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.

Однако стоит помнить, что эти цвета основные, но не единственные. Между ними есть множество промежуточных оттенков, так как спектр непрерывен.

Исследования оптического феномена

Почему возникает радуга, люди точно узнали уже в XIII—XIV вв. еках. Историки ставят это в заслугу сразу нескольким исследователям:

  • персидским астрономам аш-Ширази и аль-Фариси;
  • немецкому учёному Д. Фрейбургскому.

В XVII веке размышления и наблюдения деятелей науки вновь были направлены на это явление. В 1611 году хорватским учёным и теологом М. А. де Доминисом была написана книга, в которой разъяснялось, что в основе возникновения радуги лежит физическое явление, связанное с солнечным светом, по следующей схеме:

  • он преломляется при входе в дождевую каплю в воздухе;
  • отражается от её внутренней поверхности;
  • вновь преломляется при выходе из капли.

Через некоторое время это описание было дополнено новыми фактами. Французский физик Р. Декарт установил преобладающие углы преломления солнечных лучей при выходе из капли:

  • 41,5 градуса для первичной радуги;
  • 51−52 градуса для вторичной.

Получить такие данные учёный смог, проведя большой эксперимент, в рамках которого он рассмотрел десять тысяч лучей в капле. В XVIII веке английский физик И. Ньютон сделал ещё одно дополнение, выделив несколько цветов в радуге и объяснив причину их возникновения. Она заключается в том, что белый свет разлагается в спектр из-за разного угла отклонения водяными капельками света. Физик оказался абсолютно прав, однако его современники не приняли его открытия. Им была чужда идея, что самый чистый белый цвет является всего лишь смешением «грязных» цветных лучей.


Количество цветов

Не везде и не всегда в радуге выделялось семь цветов. Во времена Аристотеля их насчитывали всего три:

  • красный;
  • зелёный;
  • фиолетовый.

Представители африканских племен и вовсе ограничивались разделением оттенков на светлый и тёмный. Исаак Ньютон изначально разглядел в радуге пять цветов:

  • красный;
  • жёлтый;
  • зелёный;
  • синий;
  • пурпурный.

Чуть позже он обнаружил шестой цвет — оранжевый. Но на сознание учёных тех времён большое влияние имела церковь, и цифра 6 глубоко верующему Ньютону не понравилось. Другое дело 7, имеющий древнее мистическое значение, символизирующий количество дней недели и смертных грехов. Поэтому физику пришлось буквально высмотреть седьмой цвет: он определил его как индиго.

Однако со временем в некоторых государствах понимание количества цветов в радуге снова сократилось до шести. Сейчас голубой и синий, которые различают в России, объединяются в один в следующих странах:

  • Англия;
  • Америка;
  • Германия;
  • Франция.

В Японии цветов тоже шесть, но голубой и синий они различают. Зато зелёного в их языке нет. Он воспринимается японцами как оттенок синего.

Виды радуги

Чаще всего на небе видна одна первичная радуга, но иногда вокруг неё показывается и вторичная, менее яркая. Она образуется, когда свет отражается в дождевых каплях дважды, поэтому порядок цветов у нее обратный (от фиолетового, который расположен снаружи, к красному). Разделяет два семицвета тёмная полоса неба.

В естественных условиях невооружённым глазом очень редко видна радуга третьего порядка, но с помощью специального оборудования возможно зарегистрировать до семи небесных дуг. А в лабораторных условиях их можно получить вплоть до 200 штук.

Но природа не ограничивается образованием нескольких простых радуг. Они бывают ещё и необычными, например:

  • Лунная. Её можно увидеть ночью: в качестве источника освещения выступает не солнце, а луна. Но из-за особенностей человеческого зрения (цветовые рецепторы невосприимчивы при слабом освещении) такая радуга кажется белесой.

  • Туманная. Выглядит как широкая блестящая белая дуга. Образуется при прохождении света через очень мелкие капли воды (радиусом до 25 мкм).
  • Огненная. Её особенность состоит в расположении по горизонтали, а не дугой, как у обычной радуги. Увидеть её можно на фоне высоких перистых облаков, которые она как будто зажигает.
  • Отражённая. Появляется над водой или мокрым песком, поверхность которых отражает солнечные лучи до того, как они попадают на дождевые капли в воздухе.
  • Паргелий и парселена — светлые, местами радужные круги на уровне солнца и луны соответственно.

Кроме того, существуют двойные, перевёрнутые и круглые формы радуги. Солнечный свет при этом преломляется не через водяные капли, а через кристаллы льда, рассеянные в воздухе, поэтому обязательным условием для таких оптических явлений является холодная погода.

Значение и наименование в истории

Сейчас люди прекрасно понимают, как образовывается радуга. Но много лет назад с этим красивым явлением было связано множество мифом и легенд:

  • древние скандинавы и греки верили, что это дорога, соединяющая миры людей и высших сил;

  • индийцы называли её луком повелителя небесного царства;
  • армяне — поясом бога знаний;
  • австралийские аборигены — Радужным змеем, покровительствующим воде, дождю и шаманам;
  • славяне считали, что появление семицвета в небе означает, что скоро случится беда, а если пройти под ним, мужчина превратится в женщину, и наоборот (к счастью, приблизиться к радуге нельзя, как и к горизонту);
  • африканские и ирландские народы, в свою очередь, придавали более позитивное значение этому природному явлению и считали, что оно указывает на те места на земле, где зарыт клад.

Называл радугу каждый народ тоже по-своему. Греки считали, что по ней спускается крылатая посланница богов Ирида, и в честь неё именовали небесную тропу словом iris. В древнееврейской традиции она называется qäšät, что означает божий лук. Этимология русского слова достаточно проста. Оно сложено из двух:

  • рай;
  • дуга.

В буквальном смысле это означает «пёстрая дуга». И если в русском языке слово немного переиначено, то в украинском используется в первозданном виде — райдуга.

Упоминание в Библии

О семицвете есть упоминание и в Библии. Там он появился после всемирного потопа как символ прощения, данного Богом человечеству. Кстати, эта версия имеет научное обоснование. Есть предположение, что потоп, уничтоживший огромное количество живых организмов, действительно случился за много веков до нашей эры. До него небо застилали густые облака, ультрафиолет не воздействовал на людей, и они жили гораздо дольше, чем сейчас.


Но это не могло продолжаться вечно. Огромное количество паров и осадков на земле привело к потопу, из-за которой сместилась земная ось, и появилась смена времён года. Кроме того, облака стали значительно реже, и только в них теперь стало возможным увидеть радугу.

Природа дарит человечеству множество удивительных явлений и феноменов. Одни из них люди могут объяснить, другие до сих пор остаются загадками.

Источник: nauka.club

Что такое радуга

Радуга – это оптическое явление, вызванное взаимодействием солнечного света и капель воды в атмосфере. Она представляет собой светящуюся разноцветную дугу.

В небе

Увидеть ее можно при высокой влажности воздуха, обычно – сразу после дождя или во время него, при условии, что Солнце свободно проникает сквозь облака и находится за спиной наблюдателя.


История изучения

Людей давно интересовал вопрос, почему же появляется радуга. Мифология многих народов приписывает феномену сакральные свойства.

Первые попытки объяснить явление с точки зрения физики были сделаны еще древнегреческими философами.

На рубеже XIII–XIV веков богослов Теодорих из немецкого города Фрайберга провел опыты, используя в качестве моделей стеклянные шарики, наполненные водой. Данный метод получил распространение и в дальнейшем.

Стеклянный шар

В начале XVII века описание радуги как физического явления дал в своем труде хорватский архиепископ и теолог Марк Антоний де Доминис. Проведя ряд опытов со стеклянными шарами, он также сделал вывод, что причиной феномена является преломление и отражение света в каплях влаги.

В XVII веке Рене Декарт путем исследований установил угол преломления лучей в капле относительно их изначального направления.

Исаак Ньютон, проведя оптические опыты с призмой, развил теории своих предшественников.

Свет сквозь призму


Он выделил семь основных цветов, от красного до фиолетового. Это крайние, видимые для человеческого глаза границы спектра, между ними по убыванию длины волны следуют оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий. Запомнить порядок цветов помогают первые буквы известной фразы: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

Как появляется

Причины возникновения радуги кроются в неоднородной природе света. Видимый нами белый свет состоит из волн различной длины, воспринимаемых глазом как разные цвета. При определенных условиях световой поток раскладывается на составляющие, так получается разноцветная дуга.

Ее образование связано с двумя оптическими явлениями:

  • дифракция – отклонение луча света от первоначального направления при переходе в среду с иной плотностью;
  • дисперсия – разложение света на части в спектр – из-за разного угла отклонения световых волн различной длины.

Луч Солнца, сталкиваясь с дождевой каплей, меняет траекторию движения. Часть света отражается обратно, остальной свет проходит внутри капли, под углом к первоначальному лучу. При этом слабее всего отклоняются красные составляющие видимого спектра, у которых длина волны максимальная. А самый большой угол преломления получается у волн короткой длины – фиолетовых. Достигнув внутренней поверхности капли, свет отражается от нее и выходит обратно.


Образование

Таким образом, отражаясь от внутренней и внешней поверхности капли, луч преломляется и возвращается обратно под углом относительно исходного движения. В результате этих преломлений угол между крайними границами спектра максимально увеличивается, и к наблюдателю свет возвращается в виде разноцветной полосы. Такая радуга называется первичной, и красный цвет располагается на внешней стороне ее дуги, а фиолетовый – снизу.

Виды радуги

Ученые выделяют разные виды радуги в зависимости от размера капель, интенсивности света и высоты Солнца над поверхностью земли.

Иногда можно наблюдать вторую радугу, меньшей яркости, вокруг первой:

Двойная

Это происходит, когда солнечные лучи отражаются внутри капли дважды, прежде чем выйдут на поверхность. Интенсивность светового потока ослабевает, а разноцветная полоса выходит «перевернутой» – вверху оказывается фиолетовый цвет. В результате на небе появляется двойная радуга. Небесный сектор между двумя дугами обычно имеет более темный оттенок, чем за их пределами. Этот участок называют полосой Александра, по имени философа Древней Греции Александра Афродисийского, впервые описавшего данный эффект во II веке н. э.

Гораздо реже встречается в природе тройная радуга:


Тройная радуга

Это возможно при трехкратном отражении лучей внутри капель. При этом образуется дуга третьего порядка, более слабая, чем предыдущие две.

Солнечный луч, проходящий сквозь крупные капли, ослабевает и создает более рассеянный спектр. Цвет и яркость Солнца меняются на рассвете и закате. Закатный свет преодолевает максимальное расстояние до глаз наблюдателя, что доступно длинноволновому участку спектра. Поэтому встречается красная радуга – с преобладанием красных и оранжевых полос:

Красная

И если дождь, радуга и Солнце – это привычное сочетание, наблюдаемое чаще всего, то при отсутствии Солнца или дождя атмосферное явление может принимать самые необычные формы.

Необычные виды

К необычным и редким видам радуги относятся:

  • лунная;
  • туманная;
  • огненная.

Лунная радуга, иначе называемая ночной, встречается в природе гораздо реже, чем привычная дневная. Она возникает на полной фазе Луны во влажном воздухе. Луна должна находиться в ясном небе на высоте менее 42° над горизонтом, а наблюдатель – между Луной и дождем. Известны подобные явления над водопадами:

Лунная

Рецепторы человеческого глаза, различающие цвета, неактивны при слабом освещении. Поэтому ночная радуга воспринимается зрением как белая, в отличие от разноцветной дневной. Однако увидеть весь спектр можно на снимке с длительной экспозицией.

Для появления туманной радуги вместо дождя и Солнца требуется сочетание тумана с солнечным или лунным светом. Поскольку капли влаги в данном случае очень малы (их радиус не больше 0,05 мм), свет в них не всегда может рассеяться в виде спектра. Такое явление выглядит как ореол белого цвета, именно поэтому явление иногда называют белой радугой. При этом внешние контуры дуги могут быть окрашены в фиолетовый и оранжевый цвета:

Туманная

К наиболее редким погодным феноменам относится огненная радуга. Она выглядит как горизонтальная дуга на фоне легких перистых облаков. Именно поэтому ее также называют радуга с облаками. Благодаря огромному радиусу линия дуги кажется прямой, простираясь параллельно горизонту на сотни километров:

Огненная

Для ее появления необходимы три фактора:

  • перистые облака на небе;
  • плоские шестиугольные кристаллы льда, расположенные в облаках горизонтально;
  • высота Солнца не менее 58° над горизонтом.

Последнее условие делает невозможным наблюдение данного феномена с земной поверхности в широтах ниже 55° , где Солнце не поднимается так высоко. Исправить ситуацию можно, если подняться на высокую гору.

Кристаллы льда должны лечь горизонтально в воздухе, что случается довольно редко. Лучи Солнца проникают сквозь боковые стенки кристаллов и, преломляясь, выходят через нижнюю горизонтальную грань. Облака в лучах спектра вспыхивают радужным светом.

Огненная радуга считается одной из разновидностей гало.

Схожие явления

При низких температурах воздуха можно увидеть похожие атмосферные явления:

  • гало;
  • перевернутая радуга;
  • кольцевая радуга.

Морозной зимой иногда возникает светящийся ореол вокруг Солнца и Луны. Этот эффект называется гало. Он проявляется возле сильных источников света (иногда вокруг уличных фонарей) и вызван прохождением света сквозь ледяные кристаллы в нижних слоях атмосферы. От формы кристаллов и их расположения зависит вид данного явления. Иногда свет, преломляясь, раскладывается в спектр, и тогда гало становится похожим на кольцевую радугу:

Кольцевая

Перевернутая радуга появляется при высоких перистых облаках, состоящих из кристалликов льда, когда Солнце светит на них снизу. Образуется выгнутая вниз дуга, где нижний край – красный, а верхний – фиолетовый:

Перевернутая

Источник: TainaPrirody.ru

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

Люди с незапамятных времён пытались объяснить природу радуги. Жители Древней Руси верили, что разноцветные полосы в небе — это сияющее коромысло, с помощью которого Лада Перуница* черпает воду из моря-океана, чтобы потом оросить ею поля и нивы. Другой версии придерживались американские индейцы, которые были уверены, что радуга — это лестница, ведущая в мир иной. Ну а суровые скандинавы отождествляли небесную дугу с мостом, на котором днём и ночью несёт дозор страж богов Хеймдалль**.

1:1405

 

1:1410

Почему возникает радуга

2:1916

 

2:4

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.

2:732

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

2:961

 

2:966

Почему возникает радуга

3:1470

 

3:1475

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.

3:2062

 

3:4

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.

3:421

 

3:426

Почему возникает радуга

4:930

 

4:935

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.

4:1487

 

4:1492

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

4:1853

 

4:4

4:7

 

4:12

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.

4:610

 

4:615

Источник: jenskiymir.com


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.