Круглая радуга. Почему радуга всегда имеет форму дуги? Почему радуга круглая и купол неба
Когда мы думаем о радуге, мы представляем себе ослепительные цвета, выходящее из-за туч солнце после дождя и зарытые горшочки с золотом. Дугообразная форма радуги привела к тому, что в преданиях многих древних культур, от Африки до Европы, ее сравнивали, как это ни удивительно, со змеей, которая также может сгибаться дугообразно. В одной африканской сказке радуга - это гигантская змея, которая после дождя выходит на поверхность полакомиться, а неудачника, оказавшегося на пути падающей радуги, она просто проглатывает, как удав мышь.
На самом деле радуга - это игра света, а не материальный объект. Она появляется только тогда, когда для этого создаются подходящие условия. Солнечный свет должен светить вам в спину, а капли дождя падать где-то впереди. (Поскольку для образования радуги нужен яркий солнечный свет, это означает, что ливень уже ушел дальше или вообще прошел стороной, а вы стоите к нему лицом.)
Проходя сквозь капли дождя, свет преломляется (отклоняется в сторону), поскольку вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Известно, что белый цвет состоит из семи основных цветов - красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Эти цвета имеют разную длину волны, и капля преломляет каждую волну в разной степени, когда солнечный луч проходит через нее. Таким образом, волны различной длины и, значит, цвета выходят из капли уже в слегка отличающихся направлениях. То, что вначале было единым пучком лучей, теперь рассыпалось на свои естественные цвета, каждый из которых путешествует своим путем.
Цветные лучи, ударившись о внутреннюю стенку капли и еще больше изогнувшись, даже могут выйти наружу через ту же сторону, что и вошли. И в результате вы видите, как радуга рассыпала по небу свои цвета дугой.
Каждая капля отражает все цвета. Но с вашего фиксированного положения на земле вы воспринимаете только определенные цвета от определенных капель. Наиболее четко капли отражают красный и оранжевый цвета, поэтому они доходят до ваших глаз от самых верхних капель. Голубой и фиолетовый отражаются хуже, поэтому их вы видите от капель, расположенных чуть ниже. Желтый и зеленый отражают капли, которые находятся посередине. Сложите все цвета вместе - и вы получите радугу.
Почему радуга изогнута? Потому что капли, образующие ее, также изогнуты. Каждая капля - это маленький круглый шарик с резко закругленной поверхностью, поэтому свет, выходящий из капли, просто отражает ее изогнутую поверхность. Дуга радуги - это всего лишь отрезок световой окружности, в центре сектора обзора которого находится наблюдатель, то есть вы. И чем выше вы стоите, тем более полной будет радуга.
Радуга образуется из-за преломления солнечных (или иных) лучей света в круглых каплях воды, имеющихся в воздухе во время и после дождя или от иных источников капель (например, от поливочного шланга).
Принципиальное значение имеет то, что капли круглые (сферические). Нетрудно показать, что все лучи, параллельно приходящие от солнца и падающие на сферическую каплю, испытывают преломление на её поверхности и полное внутреннее отражение (то есть отражение от внутренней поверхности капли), и по законам геометрической оптики получают отклонение в пространстве на один и тот же определённый угол. Таким образом, каждая из капель, освещаемых одним и тем же источником света, преломляет все падающие на неё лучи и отражает их обратно, подобно катафоту, таким образом, что они расходятся от капли в пространстве вдоль поверхности конуса с определённым углом раскрыва. При наблюдении массива из многих капель, свободно распределённых в воздухе, мы сможем увидеть отражённые лучи света от тех из них, которые сами расположены под тем же углом относительно нас и источника света (солнца). Очевидно, что такие капли, светящие в нашу сторону, сами также будут располагаться в пространстве на поверхности конуса с тем же углом раскрыва, что и отражённый свет от каждой капли. Для наблюдателя (то есть для нас) конус светящихся капель будет виден как круг, проецирующийся на более тёмное небо или другой фон.
Поскольку свет при отражении от капли дважды проходит границу сред (воздух − вода − воздух), то в силу преломления света, которое имеет различную величину для разных цветов (т. е. для разных длин волн света), разные цвета отклоняются каплями воды на несколько разные углы. Красный свет отклоняется на 137° 30 /
, а фиолетовый на 139°20 /
. Соответственно, если мы посмотрим в противоположную от солнца сторону, то в круге, отстоящем от условного центра («противосолнца») на 42°30 /
мы увидим капли, светящиеся красным светом, а в круге, отстоящем на 40°40 /
− фиолетовым. Все прочие цвета расположатся между ними, и мы увидим собственно радугу, − т. е. светящийся круг (или дугу), в котором снаружи внутрь идут цвета: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. На фото, взятого с сайта clubs.ya.ru, хорошо видна дуга радуги.
Понятно, что поскольку чаще всего мы видим радугу от Солнца, которое при этом всегда выше горизонта, то «противосолнце» находится несколько ниже горизонта, и радуга получается только в виде части полной окружности, т. е. в виде дуги. Для того, чтобы увидеть круглую радугу, необходимо иметь освещённые капли воды ниже себя. Это можно сделать либо с помощью шланга, либо с помощью самолёта, глядя на дождь сверху. В крайнем случае можно расположить ниже себя источник света, но тогда уже, разумеется, не Солнце.
Если капли будут не вполне круглые (например, вытянутые при крупном дожде) или будут сильно неоднородны по своим размерам, то радуга будет получаться бледной и неоднородной по цветам, т. е. не такой красивой, как иногда бывает.
Если организовать капли не из воды, а из какой-либо другой жидкости, то изменится угол преломления света, соответственно, изменится угловой размер видимой радуги.
Среди других красивых атмосферных явлений можно отметить т. н. «гало» , которые образуются на ледяных кристалликах и иногда видны вокруг Луны или Солнца.
Теперь немного геометрической оптики
.
Пусть на дождевую каплю радиусом R
падает пучок параллельных световых лучей. Назовем прицельным параметром луча отношение
ξ = ρ/R
,
где ρ
расстояние от данного луча до параллельной ему прямой, проходящей через центр капли.
Будем сначала полагать, что все световые лучи имеют одну и ту же длину волны, т. е. будем рассматривать преломление и отражение света в капле без учета его дисперсии.
Капля имеет форму шара. Сферическая симметрия капли приводит к тому, что все лучи с одинаковым прицельным параметром (эти лучи показаны на рисунке)
будут описывать внутри капли аналогичные траектории и будут выходить из капли под одним и тем же углом к первоначальному направлению. Траектория каждого луча лежит в плоскости, проходящей через исходное положение данного луча и параллельную ему прямую, проведенную через центр капли. Поэтому будем рассматривать двумерную задачу, изображая ход световых лучей в упомянутой плоскости.
На рисунке показан ход луча,
имеющего прицельный параметр ρ/R
.
Легко видеть, что
ρ/R = sinα
,
где α
− угол падения луча на поверхность капли.
Так как треугольники АОВ
и ВОС
равнобедренные, то
и
<ОВС = <ВСО
.
Угол падения равен углу отражения, поэтому
Обозначим все эти углы через β
(см. рисунок).
Картина хода луча симметрична относительно прямой OO /
. В точках А
и С
световой луч, преломляясь, поворачивается на угол α − β
(в каждой из этих точек).
В точке В
световой луч поворачивается на угол 180° − 2β
. Таким образом, выходящий из капли луч СС 1
оказывается повернутым относительно исходного направления на угол
2(α − β) + (180 − 2β) = 180 + 2α − 4β
.
Это есть угол 180° − γ
.
Отсюда следует, что
γ = 4β − 2α
. (1)
Заметим, что на рисунке не показаны лучи, отраженные в А
и С
, а также луч, преломленный в В
. Эти лучи не представляют интереса в данном случае.
Выразим угол γ
через прицельный параметр луча, падающего на каплю. Закон преломления в точке А
имеет вид:
sinα/sinβ = n
,
где n
− показатель преломления воды.
Используя (1), получаем
sin((γ + 2α)/4) = sinα/n
(2)
или, иначе,
(γ + 2α)/4 = arcsin(sinα/n)
.
Итак,
γ = 4arcsin(sinα/n) − 2α
(3)
или, с учетом того, что
sinα = ρ/R = ξ
,
γ = 4arcsin(ξ/n) − 2arcsinξ
.
Вспоминая замечание Ньютона, что размеры капли несущественны и она может «считаться за точку», отметим: соотношения (2) и (3), являющиеся основными для дальнейшего рассмотрения, содержат только углы (углы γ
и α
) и, разумеется, показатель преломления n
.
На рисунке представлена для желтых лучей зависимость угла γ
от прицельного параметра ξ
.
На дождевую каплю падают лучи со всевозможными (от 0
до 1
) прицельными параметрами. Они выходят из капли под разными углами γ
. Естественно, что наблюдатель увидит более яркими те лучи, которые будут иметь меньшую расходимость. Такими являются лучи, попадающие в район максимума кривой, изображенной на рисунке, т. е. лучи, для которых γ = 42°
.
По выражению Ньютона, именно эти лучи «более сгущены». Сгущение выходящих из капли лучей вблизи угла γ = 42°
хорошо демонстрирует следующий рисунок,
на котором показаны рассчитанные траектории световых лучей, характеризующихся разными прицельными параметрами (траектории получены для n = 4/3
).
Теперь легко понять, почему радуга имеет вид дуги, наблюдаемой под углом 42°
к прямой линии, проходящей через наблюдателя и солнце. Для простоты будем полагать, что солнце находится у самой линии горизонта и что завеса дождя имеет вид отвесной стены, плоскость которой перпендикулярна к направлению солнечных лучей. На рисунке дан разрез плоскостью, совпадающей с плоскостью поверхности, на которой стоит наблюдатель:
MN
− завеса дождя, О
наблюдатель, О 1
− противосолнечная точка. На рисунке заштрихована область, в пределах которой в глаз наблюдателя попадают лучи, каждый из которых испытал в какойто капле дождя отражение и двукратное преломление; вне этой области такие лучи к данному наблюдателю не попадают. Лучи, приходящие к наблюдателю от дождевых капель, находящихся справа от С
и слева от D
, заметно ослаблены из-за относительно большой расходимости. Наиболее яркими будут лучи, приходящие к наблюдателю от границы заштрихованной области, т. е. от капель вблизи точек С
и D
, поскольку расходимость этих лучей минимальна. Итак, если бы в спектре солнца была представлена лишь одна длина волны, наблюдатель увидел бы радугу в образе узкой светящейся дуги. При этом небо под дугой будет представляться наблюдателю несколько более светлым, чем небо над дугой.
Капли дождя, конечно, не висят в воздухе неподвижно, а довольно быстро падают вниз. Поэтому та или иная капля участвует в формировании изображения радуги лишь в течение очень короткого промежутка времени − тогда, когда направление на нее от наблюдателя составляет с направлением OO 1
угол, близкий к 42°
. Затем капля выходит из игры, но на смену ей приходят новые и новые капли. Капли сменяют друг друга быстро, так что глаз наблюдателя не улавливает происходящей смены; в результате наблюдатель видит неподвижное изображение радуги.
Аналогичным образом мы видим какое-либо неподвижное изображение на экране кино, несмотря на то, что каждую секунду совершается смена 24
кадров. В этом смысле радугу можно назвать своеобразным «небесным кино».
Внеочередное. Всех, кто ждет продолжения Полинезии, прошу простить. Продолжение обязательно будет. Но пока вклинюсь свежей поездкой в горы.
Влезла я в начале недели в интернет, посмотрела погоду - сплошные дожди аж до воскресенья! Но Саша уперся - поедем и все! Будем под дождь читать и отдыхать. Слушать свист ветра и отсыпаться.
Не сильно мне эта идея улыбалась. Ужасно хотелось влезть на Аишху-2 - посмотреть на изумрудные ледниковые озера. Через месяц от них останется две грязные лужи…
Но на следующей неделе - полная запарка в делах, а потом уже и озер не останется. Короче, мужское упрямство победило женскую логику.
Поехали.
Впервые полностью ехали по объездной до самой Красной Поляны.
Полный восторг! Сколько ж мы ругали вообще эту затею с параллельной дорогой в Поляну. Сколько кляли за расточительность.
А она себя уже оправдывает.
Уж не говоря о том, что строилась она, очевидно, с задумками именно в Поляне открыть игровую зону. Этакий русский Лас-Вегас. Но это еще в планах. А пока Поляна стоит чистенькая и полупустая в ожидании будущих перемен.
И дорога к ней занимает ровно в два раза меньше, чем раньше. Без пробок и нервотрепок. Никаких серпантинов. Летит, как стрела - заснуть можно!
А уж тоннелей нарыли! Как кроты.
Практически, как в Норвегии! А Норвегия в этом плане рулит.
По четыре километра. «Маленькие» - полтора километра.
Помнится, в том году была жутко ранняя весна. Такая ранняя, что, приехав в середине июля на альпику Аишхи, мы увидели …мертвое пространство без единого цветочка. Словно и не июль, а октябрь.
Жухлая трава была ржавого цвета, будто всю альпику поливали кислотами!
Зато в этот раз природа, отдохнув и набравшись сил, завалила все пространство таким количеством цветов, что некуда было карандаш всунуть!
Цветы стояли стеной, как монголо-татарская рать! Плечом к плечу!
И только верхушки соревновались в цвете, собрав все цвета радуги на одном пространстве! Как разноцветный ковер Марьи -искусницы. Сядешь в него - и тебя не видно!
Опять я находила все новые и новые виды цветов.
Удивлялась жирным василькам трех цветов (синие, фиолетовые и желтые), которые 2 года назад можно было по пальцам пересчитать.
Радовалась свечкам красавца-мытника черно-пурпурового Pedicularis atripurpurea, (так несправедливо обзываемого в народе вшивой травой и даже дрянью) и ахала от целых клумб желтых лилий, цветущих в пропасти.
Умилялась кустикам жизнерадостного необидчивого козлобородника и кивкам дремы белой.
Перебирала огроменные розовые «меха» горца змеиного и вздыхала: из такого б материала Алисе шубку сшить!
И опять грустила, что мои украинские подруги не смогли приехать…
Опять самой лопать эту красоту! А вместе было б вкуснее…
Дождь ни разу не пошел. (Ха-ха синоптикам!)
Но и горы к себе не пустили… Вот не пустили и все!
Мы научились слушаться и видеть знаки гор.
Туманами занавешивало все дни. Причем, когда я начинала стенать, что даже снять ничего не могу, на полминуты солнце выскакивало из совершенно плотно зашторенного серым неба и брызгало ярким светом. Я щелкала - и тут же словно кто-то выключал свет.
Во-о-он она там внизу, Красная Поляна:
Пробиралась к очередной «модели», наводила резкость и…совершенно не удивлялась, когда солнце «включалось» ровно на 5 секунд.
Шла дальше, уже зная, что такое будет повторяться, пока не отсниму все, что планировала. Туман шел по пятам в мягких тапочках и вытирал все яркие краски ластиком.
(Так вредный комендант в студенческом общежитии выключает свет на всех этажах.)
Скажете, вру? Это дома у компа все кажется невероятным. А там, среди миллионов цветов над облаками разговор с Природой (или как хотите это назовите) не кажется ни странным, ни невероятным.
Доходило до смешного. Вот вижу - небо вдруг засинело, облака раздуло. Начинаю активно ныть и проситься на восхождение. Саша показывает на вершину, я оборачиваюсь и ахаю. Вот только -только все было чисто, и вдруг над пиком Аишхи-2 выскочила черная туча и стала быстро зажевывать всю гряду!
Ну, что ж…думала, не судьба сегодня. Тут же (!!) туча исчезает.
Опять лихорадочно начинаю собираться - туча нашкодившим хулиганом выпрыгивает из ниоткуда!
В конце концов я прокричала в сторону предполагаемого маршрута:
- Все, сдаюсь! Никуда не иду!
И опять благорастворение в природе…
Скажете, совпадение? Может быть, может быть…
Но очень разумное совпадение. Очень странное.
Когда моя Алиса начинает лезть туда, куда ей опасно или просто нельзя, я ее так же тяну за полу платья…Я-то взрослая, и мне виднее.
Бабочкам погода не мешала. Они пьяными движениями кружили в белесой кисее тумана и садились на плечи и колени. Сидели, изнемогая от своей красоты - хоть горстями их собирай. Красоты - на миллион, мозгов - на копейку. Модели!
Можно было, наплевав на погоду и знаки гор, пойти знакомым маршрутом.
Но поскольку Саша категорически отказался лезть на вершину, я впервые струсила идти одна.
Боялась не людей. Тут люди если и ходят, то очень хорошие. Да и под прицелом погранцов и егерей. Это только кажется, что в природе легче затеряться, чем в городе.
Наоборот! В городе никто никому не интересен. А тут из любых кустов может вывалиться пограничник с автоматом (граница!) и бестактно потребовать паспорт.
Да и крепко дружащие между собой соседи с горы напротив начищают свою мощную оптику и нацеливают на нас. Скучно им! Да и блюдут новых людей. Тоже правильно. Это их мир. Кого-то привечают, а кому-то после «прицела» их оптики дорогу сюда перекрывают.
Но боялась я… волков (вспомнилось Алисино «волки ханариков боятся?») и медведей, которых уже собственными глазами видела гораздо ниже, чем наш домик. Как бы нелепо не звучала эта фраза в XXI веке.
Вспомнила, как с той самой Аишхи-2 мы ломились вниз - улепетывали от лежбища мишки.
У егерей на кордоне волки ОПЯТЬ съели овчарку Лауру! Так что героизма у меня поубавилось, а прибавилось рациональности.
Гибнут, бедняги, от своего бесстрашия. Бросаются на волков, рассчитывая на честный бой, а те молча окружают, набрасываются всей стаей и быстро съедают.
Села на пенек, взяла вязание в руки…отдыхаю…как приличная тетка.
Когда уходила, девчонки в спортклубе в едином порыве выдохнули: «Вернись без увечий!»
Ни увечий, ни простых травм не было. Не было даже растяжений. Хоть я и излазила все близлежащие тропы. Компенсировала отсутствие восхождения.
Астра альпийская с лиловыми лепестками:
Набирает зловредность борщевик. Потом ка-а-ак раскинет полуметровый зонтик!
Главное, к нему не прикасаться голой кожей! Длинные рукава и перчатки обязательны.
Цепляясь руками в кожаных перчатках за кустики травы и стебли цветов, лезла туда, куда раньше не долезала.
ЗА родник (откос - градусов… не знаю, сколько. Смотришь вниз - ощущение цветочного колодца) .
ЗА обрывающуюся на высоте тропу. Хоть в голове некстати и крутилась фраза «любопытство сгубило кошку», но отгоняла ее, как провокационную.
Потом залезла вверх по отвесной тропе (по той самой, где в жару кузнечики валятся вниз - не удерживаются от крутизны склона) до каменных глыб.
А и там такое безумие трав на некогда лысом пятаке, что шагать по ним жалко (некуда ногу поставить). Я осторожно наступала и бормотала: «Ой, девчонки, извините…».
Лето осталось где-то внизу. А тут дует температурой ранней весны. Куртки ни разу не сняли. Правда, топить не пришлось ночью. Но и одеяла верблюжьи, притащенные из дома, лишними не были.
Так что подправить полинезийский загар не пришлось.
Зато порадовал эффект концентрической радуги на рассвете - гало (?).
Хотя гало - это радуга именно вокруг солнца (я такое явление видела в Якутии летом), а тут круг радуги идет от солнца на проекцию тумана.
Туман в данном случае играет роль экрана. И если стать на пути солнечного узкого потока, то получишь свое отражение в радуге!
На фото в центре радуги - это я в развевающейся куртке.
Начнем с того, что радуга – это не какой-то объект, возникающий где-то в космосе, как многие до сих пор думают, а также это вовсе не происки инопланетян. Радуга - это вообще не объект, а оптическое явление. Возникает это явление вследствие преломления лучей света в каплях воды, и все это исключительно во время дождя. То есть, радуга - это никакой не объект, а всего лишь игра света. Но какая красивая игра, надо сказать!
Конечно, с самых давних времен люди пытались дать объяснение радуге. В Африке, например, считали, что радугой является огромная змея, которая периодически вылезает из небытия для совершения своих темных дел. Однако, вразумительные объяснения относительно этого оптического чуда смогли дать только к концу семнадцатого века. Жил тогда себе помаленьку знаменитый Рене Декарт. Именно он впервые смог смоделировать преломление лучей в водяной капле. В своих исследованиях Декарт использовал стеклянный шар, наполненный водой. Однако, до конца секрет радуги он объяснить так и не смог. Зато Ньютон, заменивший это самый шар призмой, сумел-таки разложить луч света в спектр.
Говоря просто, появление радуги можно вывести в следующую формулу: свет, проходя сквозь капельки дождя, преломляется. А преломляется он потому, что вода имеет плотность более высокую, чем воздух. Белый цвет, как известно, состоит из семи основных цветов. Вполне понятно, что все цвета имеют разную длину волны. И вот тут как раз и кроется весь секрет. Когда солнечный луч проходит сквозь каплю воды, он преломляет каждую волну по-разному.
Теперь, зная, как возникает радуга, мы можем поговорить о ее форме. На самом деле радуга - это не полукруг, а окружность. Просто мы не видим этого в полном объеме, потому что центр окружности радуги лежит на одной прямой с нашими глазами. Вот, например, с борта самолета можно увидеть полную, круглую радугу, правда бывает это крайне редко, потому что в самолетах обычно смотрят на красивых соседок, или жрут гамбургеры, играя в Angry Birds. Так почему же радуга имеет форму полукруга? Все это потому, что капли дождя, образующие радугу, представляют собой сгустки воды с закругленной поверхностью. Свет, выходящий из этой самой капли, отражает ее поверхность. Вот и весь секрет.
Интересно отметить, что два человека, стоящие рядом и наблюдающие радугу, видят ее каждый по-своему! Все это от того, что в каждый отдельный момент просмотра, радуга образуется постоянно в новых каплях воды. То есть, одна капля падает, а вместо нее появляется другая. Также, вид и цвет радуги зависит от размера капель воды. Чем капли дождя крупнее, тем ярче будет радуга. Самым насыщенным цветом в радуге является красный. Если капли мелкие, то радуга будет более широкой с ярко выраженным оранжевым цветом с краю. Надо сказать, что самую длинную волну света мы воспринимаем как красную, а самую короткую - как фиолетовую. Это касается не только случаев наблюдения за радугой, но и вообще всего и вся. То есть, вы теперь сможете с умным видом комментировать состояние, размер и цвет радуги, а также всех других видимых человеческому глазу предметов.
Люди давно задавадись этим вопросом. В некоторых мифах Африки радуга - это змея, которая охватывает землю кольцом. Но теперь - то мы знаем, что радуга - это оптическое явление - результат преломения лучей света в капельках воды во время дождя. Но почему мы видим радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы?
Форма радуги определяется формой капелек воды, в которых преломляется солнечный свет. А капельки воды - более или менее сферические (круглые. Проходя через каплю и преломляясь в ней, пучок белых солнечных лучей преобразуется в серию цветных воронок, вставленных одна в другую, обращенных к наблюдателю. Наружная воронка красная, в нее вставлена оранжевая, желтая, далее идет зеленая и т. д., кончая внутренней фиолетовой. Таким образом, каждая отдельная капля образует целую радугу.
Конечно, радуга от одной капли слабая, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, так как капель в завесе дождя много. Радуга, которую мы видим на небосводе, образована мириадами капель. Каждая капля создает серию вложенных одна в другую цветных воронок (или конусов. Но от отдельной капли в радугу попадает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи от множества капель. Например, все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги. Также образуют дуги все оранжевые и другие цветные лучи. Поэтому радуга круглая.
Мы привыкли наблюдать радугу как дугу. На самом деле эта дуга лишь частью разноцветной окружности является. Целиком же это природное явление можно наблюдать лишь на большой высоте, например, с борта самолета.
Когда на землю падают последние дождевые капли, и на небе появляется радуга, ты, глядя на нее, задумываешься: а почему это происходит? Откуда берется на небосводе красивая дуга из разноцветных полос? Ответить на этот вопрос поможет наука физика, которая уже не один раз давала тебе ответы на многие сложные вопросы.
Радуга – необыкновенное явление природы. И хотя мы видим ее довольно часто, каждый раз радуемся ее появлению и красоте. Радуга появляется сразу, как только туча начинает уходить, и ее место в вышине занимает солнце. Получается, что некоторое время дождь виден людям словно «со стороны». Лучи солнца освещают дождевую тучу и, проходя сквозь капли дождя, меняют свой цвет. Дело в том, что солнечные лучи вовсе не белые и одинаковые, как кажется нам. Все они имеют разную длину, а каждой длине соответствует своя «окраска» . Потому радуга и видится нам такой разноцветной.
Но цвет радуги бывает ярким, а бывает еле заметным. И зависит это от размера дождевых капель. Если капли крупные, цвета радуги будут яркими. Если мелкие – небесная дуга будет видна плохо. В прошлом люди не могли объяснить появление радуги. И трудно было найти человека, который бы оставался к ней равнодушным. Потому существует так много легенд и поверий, связанных с радугой. Древние славяне, глядя на радугу, предсказывали погоду. Если радуга была низкой и широкой, народ ожидал ненастье. А высокая и узкая – обещала хорошую погоду.
В Англии считается хорошей приметой увидеть радугу и сразу загадать желание. А в Ирландии и сегодня верят, что в том месте, где радуга утыкается в землю, находится клад с золотом. Ты, конечно, достаточно разумный человек, и не веришь в золотые клады. И понимаешь, что попасть туда, где радуга соприкасается с землей, никак нельзя.
А интересно тебе, почему мы видим только часть радуги? Давай поговорим об этом. Ты, наверное, уже заметил, что нельзя наблюдать одновременно и солнце, и радугу. Ведь радуга – это отражение солнечных лучей. С земли видна только часть небесной дуги. Но чем выше будет подниматься человек, например, на гору, тем больше радуга будет похожа на круг.А из иллюминатора самолета ты когда-нибудь сможешь увидеть круглую радугу!
Почему радуга полукруглая? Люди давно задавадись этим вопросом. В некоторых мифах Африки радуга - это змея, которая охватывает Землю кольцом. Но теперь-то мы знаем, что радуга - это - результат преломения лучей света в капельках воды во время дождя. Но почему мы видим радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы?
Два человека, стоящие рядом, видят каждый свою радугу! Потому что в каждый момент радуга образована преломлением солнечных лучей в новых и новых каплях. Капли дождя падают. Место упавшей капли занимает другая и успевает послать свои цветные лучи в радугу, за ней следующая и так далее.
Вид радуги - ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг - очень сильно зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли дождя, тем уже и ярче получается радуга. Характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие тона и непосредственно, без промежутков, примыкают к основным радугам. Чем капли мельче, тем радуга становится более широкой и блеклой с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят и друг от друга и от основных радуг. Таким образом, по виду радуги можно приближенно оценить размеры капель дождя, образовавших эту радугу.
Вид радуги зависит и от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги.
Небесная радуга – это красивое и одновременно сложное физическое явление, которое можно наблюдать после дождя или во время тумана, если светит солнце. С радугой связано множество древних поверий и мифов у разных народов, а на Руси в старину по ней предсказывали погоду. Узкая и высокая радуга предвещала хорошую погоду, а широкая и низкая – ненастье.
Радуга представляет собой метеорологическое явление, которое возникает в небе. Это огромная дуга, состоящая из разных цветов. Возникновению радуги способствует высокое содержание влаги в воздухе, что обычно происходит после дождя или тумана. Разноцветная дуга появляется благодаря преломлению солнечного света в каплях воды, которые содержатся в атмосфере в виде пара. Капли по-разному преломляют свет, это зависит от длины световой волны. Например, самые длинные волны у красного цвета, поэтому этот цвет венчает цветовой спектр радуги, он принадлежит самой широкой дуге. Затем красный цвет по спектру плавно переходит в оранжевый, далее в желтый и т.д.Самый слабый по сопротивляемости отклонению при преломлении в воде – фиолетовый цвет, его волны самые короткие, поэтому наблюдателю видится, что этот цвет принадлежит самой короткой дуге радуги – внутренней. Метод разложения белого солнечного света в цветовой спектр называется «дисперсией». При дисперсии показатель преломления света зависит от длины световой волны.В оптике явление радуги называется «каустикой». Каустика – это световая кривая линия разнообразной формы, в данном случае – полукруг или дуга. Разноцветные лучи, из которых состоит радуга, идут параллельно другу другу, не сходясь, поэтому можно наблюдать цветовой переход, присущий ей, на всем протяжении радуги.С детства всем знакомы стишки и поговорки, которые помогают запомнить цвета радуги. Например, поговорку «каждый охотник желает знать, где сидит фазан» знает каждый школьник. Однако на самом деле, цветовой спектр радуги состоит не из семи цветов, их гораздо больше. Основные цвета переходят друг в друга через большое количество оттенков и промежуточных цветов.Следует добавить, что явление радуги человек может наблюдать только по ходу солнечного света. Одновременно видеть радугу и светило невозможно, солнце всегда остается позади. При этом, чем выше находится наблюдатель (на возвышении или в самолете), тем больше видимая форма радуги приближается к окружности.
Почему радуга круглая и купол неба. ПОЧЕМУ РАДУГА ИМЕЕТ ФОРМУ ДУГИ?
Почему радуга полукруглая? Люди давно задавадись этим вопросом. В некоторых мифах Африки радуга - это змея, которая охватывает Землю кольцом. Но теперь-то мы знаем, что радуга - это оптическое явление - результат преломения лучей света в капельках воды во время дождя. Но почему мы видим радугу именно в форме дуги, а не, например, в форме вертикальной цветной полосы?
Форма радуги определяется формой капелек воды, в которых преломляется солнечный свет. А капельки воды - более или менее сферические (круглые). Проходя через каплю и преломляясь в ней, пучок белых солнечных лучей преобразуется в серию цветных воронок, вставленных одна в другую, обращенных к наблюдателю. Наружная воронка красная, в нее вставлена оранжевая, желтая, далее идет зеленая и т. д., кончая внутренней фиолетовой. Таким образом, каждая отдельная капля образует целую радугу.
Конечно, радуга от одной капли слабая, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, так как капель в завесе дождя много. Радуга, которую мы видим на небосводе, образована мириадами капель. Каждая капля создает серию вложенных одна в другую цветных воронок (или конусов). Но от отдельной капли в радугу попадает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи от множества капель. Например, все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги. Также образуют дуги все оранжевые и другие цветные лучи. Поэтому радуга круглая.
Два человека, стоящие рядом, видят каждый свою радугу! Потому что в каждый момент радуга образована преломлением солнечных лучей в новых и новых каплях. Капли дождя падают. Место упавшей капли занимает другая и успевает послать свои цветные лучи в радугу, за ней следующая и так далее.
Вид радуги - ширина дуг, наличие, расположение и яркость отдельных цветовых тонов, положение дополнительных дуг - очень сильно зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли дождя, тем уже и ярче получается радуга. Характерным для крупных капель является наличие насыщенного красного цвета в основной радуге. Многочисленные дополнительные дуги также имеют яркие тона и непосредственно, без промежутков, примыкают к основным радугам. Чем капли мельче, тем радуга становится более широкой и блеклой с оранжевым или желтым краем. Дополнительные дуги дальше отстоят и друг от друга и от основных радуг. Таким образом, по виду радуги можно приближенно оценить размеры капель дождя, образовавших эту радугу.
Вид радуги зависит и от формы капель. При падении в воздухе крупные капли сплющиваются, теряют свою сферичность. Чем сильнее сплющивание капель, тем меньше радиус образуемой ими радуги.
Мы привыкли наблюдать радугу как дугу. На самом деле эта дуга является лишь частью разноцветной окружности. Целиком же это природное явление можно наблюдать лишь на большой высоте, например, с борта самолета.
Есть такая группа оптических явлений, которая назвается гало. Они вызваны преломлением световых лучей крошечными кристалликами льда в перистых облаках и туманах. Чаще всего гало образуются вокруг Солнца или Луны. Вот пример такого явления - сферическая радуга вокруг Солнца:
Радуга – это атмосферное явление. Она появляется в небе до или после дождика, ее можно увидеть около водопада или над брызгами у фонтана. Выглядит она по-разному - бывает дугой, иногда в виде окружности или брызг. Чтобы после дождя появилась радуга, необходим солнечный свет.
Представьте себе, что радуга – это один солнечный луч. Обычно солнечные лучи невидимы, так как рассеиваются воздухом. Дневной солнечный свет часто называется белым. На самом деле, ощущение белого света вызвано путем смешивания таких цветов, как красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Это сочетание цветов называется солнечным спектром, их совокупность и дает белый цвет.
Зеленая листва, голубое небо, яркие краски природы - это все преломление солнечных лучей, которые проходя через тонкий слой атмосферы отражают составляющие части белого цвета.
Понятие о спектральном составе белого цвета ввел Исаак Ньютон. Он провел опыт, когда луч от источника света был пропущен через узкую щель, за которой помещена линза. Из нее пучок света перенаправлялся на призму, где преломлялся и распадался на составляющие.
Вспомните, что призма - это многогранник с основанием, стороны которого образуют объемную фигуру. Капля воды – это настоящая призма. Попадая сквозь нее, луч солнца преломляется и превращается в радугу.
Расщепляется солнечный свет по-разному, потому что каждая волна спектра имеет свою длину. Отличительной особенностью является и то, что два рядом стоящих наблюдателя увидят каждый свою радугу.
Эффект произойдет из-за того, что капли не могут быть одинаковыми, а расположение цветов, их яркость, ширина дуг радуги напрямую зависят от размера и формы капель.
Если вы хотите увидеть радугу во всей красе, необходимо, чтобы солнце светило вам в спину. Радуга будет ярче и насыщенней, если свет преломляется через крупные капли, если они мелкие, дуги будут шире, но их цвет менее ярким. Бывает так, что при падении капли дождя становятся сплющенными, в этом случае радиус радуги будет маленьким. Если капли при падении вытянутся, то, радуга будет высокой, но ее цвета бледные.
Радуга – одно из самых изумительных явлений природы. Над сущностью этого явления люди задумывались издавна. Радуга является спутницей дождя. Время ее появления зависит от перемещения дающего ливневые осадки облака. Радуга может возникнуть как перед дождем, так и в процессе выпадения осадков или по окончании процесса.
Что такое радуга?
Обычно радуга представляет собой цветную дугу с угловым радиусом 42°. Дуга просматривается на фоне дождевой завесы или полос падения дождя, не всегда достигающих поверхности земли. Радуга наблюдается в той стороне небосвода, которая противоположна солнцу, при этом солнце не закрывается облаками. Чаще всего такие условия создаются летом, во время так называемых «грибных» дождей. Центром радуги является антисолярная точка – эта точка диаметрально противоположна Солнцу. В радуге различаются семь цветов, кроме того, радугу можно увидеть около фонтана или водопада, на фоне завесы капель поливальной установки.
Откуда же берется исходящий от радуги удивительный красочный свет? Источником радуги является разложенный на компоненты солнечный свет. Этот свет перемещается по небосводу таким образом, что видится исходящим от той части небосвода, которая противоположна Солнцу. Основные особенности радуги правильно объясняет созданная более 300 лет назад теория Декарта-Ньютона.
Предмет, способный разложить луч света на составляющие, называется «призмой». Если говорить о радуге, то роль «призмы» выполняют капли дождя. Радуга – это большой изогнутый спектр или образовавшаяся в результате разложения проходящего через дождевые капли луча света полоса цветных линий. Цвета идут в следующем порядке, если считать от внешнего радиуса к внутреннему (довольно просто запомнить данный спектр, выучив простую фразу-акростих: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», здесь первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета):
Каждый - Красный;
Охотник - Оранжевый;
Желает - Жёлтый;
Знать - Зелёный;
Где - Голубой;
Сидит - Синий;
Фазан - Фиолетовый.
Радугу можно увидеть в то время, когда параллельно с ливнем светит Солнце. Чтобы ее увидеть, нужно находиться строго между Солнцем и дождем. При этом Солнце должно находиться сзади, а дождь – впереди.
Быстрый ответ: всего в радуге 7 цветов.
Что такое радуга? Это оптическое явление, которое можно наблюдать при освещении Солнцем (а в некоторых случаях и Луной) большого количества водяных капель (речь идет о тумане или воде). Радуга представляет из себя окружность в виде дуги, имеющая семь цветов спектра: синий, фиолетовый, зеленый, голубой, оранжевый, желтый и красный. Стоит заметить, что Солнце в момент наблюдения радуги всегда находится за спиной наблюдателя, поэтому видеть их оба одновременно нельзя, разве что при помощи специального оборудования.
Откуда берется это оптическое явление? Оно возникает в результате преломления света в капельках воды, которые парят в атмосфере. Капельки имеют свойство по-разному отклонять свет различных цветов. Белый цвет разлагается в спектр, в результате чего происходит дисперсия света - преломление вещества, зависящее от частоты или фазовой скорости света. Грубо говоря, солнечный цвет проходит через мельчайшие капельки воды, преломляется и виден человеческому глазу как сразу несколько цветов.
Существуют два вида радуги - первичная и вторичная. В первом случае свет внутри капли отражается лишь один раз, оттенки в этом случае достаточно яркие. Во втором случае свет отражается два раза и цвета, которые принимают наши глаза, уже не столь яркие. Бывает также радуга и третьего, и даже четвертого порядка, однако никто на протяжении вот уже нескольких веков воочию не наблюдал это чудо природы.
Стоит отметить, что цвета в радуге расположены в той последовательности, которая соответствует спектру видимого света. Для их запоминания в некоторых странах даже придумали этакие стишки и фразы. Россия исключением не стала. В нашей стране используются сразу несколько фраз, вот они:
- Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
- Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.
- Крот овце, жирафу, зайке голубые сшил фуфайки.
- Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп.
- Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности?
- Кварк окружает жаркий занавес глюонов, создающих флюиды.
Нетрудно догадаться, что начальная буква каждого слова обознчает начальную букву цвета:
- Как - красный.
- Однажды - оранжевый.
- Жак - желтый.
- Звонарь - зеленый.
- Головой - голубой.
- Сломал - синий.
- Фонарь - фиолетовый.
Радуга - это удивительное и невероятно красивое метеорологическое и оптическое природное явление. Его можно наблюдать в основном после дождя, когда выглянет солнце. Оно-то и является причиной того, что мы можем увидеть на небе это чудесное явление, а также различить цвета радуги, по порядку расположенные.
Причины возникновения
Радуга появляется из-за того, что свет, исходящий от солнца либо от другого источника, преломляется в капельках воды, медленно падающих на землю. С их помощью белый свет "ломается", образовывая цвета радуги. По порядку они расположены по причине различных степеней отклонения света (к примеру, красный свет отклоняется на меньшее количество градусов, нежели фиолетовый). Причём радуга может появляться также и благодаря лунному свету, но нашему глазу очень сложно различить её при слабом освещении. При образовании окружности, которую формирует "небесный мост", центр всегда находится на прямой, проходящей через Солнце либо Луну. Для тех, кто наблюдает это явление с земли, этот "мост" представляется в виде дуги. Но чем выше точка обзора, тем радуга видится полнее. Если же наблюдать её с горы либо с воздуха, она может предстать перед глазами в виде целой окружности.
Порядок цветов радуги
Многие знают фразу, позволяющую запомнить то, в каком порядке цвета радуги расположены. Для тех, кто не знает или не помнит, напомним то, как звучит эта строчка: "Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан" (к слову, сейчас существует множество аналогов этому известному моностиху, более современных, а иногда и весьма весёлых). Цвета радуги по порядку: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый.
Своё местоположение эти цвета не меняют, запечатлевая в памяти извечный вид такого невероятно красивого явления. Радуга, которую мы часто наблюдаем, является первичной. При её образовании белый свет претерпевает лишь одно внутреннее отражение. В таком случае красный свет находится снаружи, как мы и привыкли видеть. Однако может образоваться и вторичная радуга. Это довольно редкое явление, при котором белый свет дважды отражается в каплях. В таком случае цвета радуги по порядку уже расположены в обратном направлении (от фиолетового к красному). При этом часть неба, которая находится между этими двумя дугами, становится темнее. В местах, обладающих очень чистым воздухом, можно наблюдать даже "тройную" радугу.
Необычные радуги
Кроме всем привычной радуги в форме дуги, можно наблюдать и другие её формы. К примеру, можно наблюдать лунные радуги (но человеческому глазу их сложно уловить, для этого свечение от луны должно быть очень ярким), туманные, кольцевые (об этих явлениях уже упоминалось выше) и даже перевёрнутые. К тому же радугу можно наблюдать и зимой. В это время года она иногда возникает из-за сильных морозов. Но некоторые из этих феноменов к "небесным мостам" никакого отношения не имеют. Очень часто за радугу ошибочно принимают(так называется светящееся кольцо, образовывающееся вокруг определённого объекта).
