Як пояснити появу веселки після дощу Чому веселка має форму дуги

0 Comments

Чому веселка має форму дуги

Як часто в дитинстві ми спостерігали веселку. Виявляється, що веселка це оптичне диво. Звичайно ця ілюзія природи притягує до себе захоплені погляди. Це видовище люблять, як діти, так і дорослі.

Ще великий Аристотель намагався пояснити, чому веселка має форму дуги. Пізніше його думку продовжив Рене Декарт. Саме він дав відповідь на питання, що таке веселка.

Він в лабораторних умовах відтворив це цікаве природне явище. У його дослідах послужив скляні куля. Він був заповнений водою. Його зовнішній вигляд нагадував краплю води. З його допомогою він змоделював і вивчив переломлення сонячних променів.

Після досвіду Декарта веселка зацікавила Ісаака Ньютона. Він використовував скляну призму в своїх наукових працях. З її допомогою він вперше зміг розкласти невидимі промені Сонця в спектр.

Виявилося, що сонячний промінь складається з семи кольорів. І не дивно.

Адже, коли веселка з’являється на небі ми бачимо в ній також сім кольорів. Але Ньютон зайшов ще далі. Цей геніальний вчений шукав зв’язок між кольором спектру і тоном музичної гами.

Радуга включає в себе по послідовності такі кольори:

  • червоний
  • помаранчевий
  • жовтий
  • зелений
  • блакитний
  • синій
  • фіолетовий

Про механізм заломлення сонячних променів у краплі дощу ми вивчали в школах, а ось на питання: “чому веселка має форму дуги” я думаю дадуть небагато. Насправді веселка має взагалі форму кола. З висоти пташиного польоту це дійсно так.

Але чому ми бачимо, що веселка має форму дуги?

Виявляється, що коли ми дивимося на веселку ми бачимо лише її половину. Це пов’язано з тим, що центр веселки знаходиться на одній прямій з нашими очима і Сонцем. А ось якщо забратися на високу гору ми побачимо вже, що веселка куляста і немає у неї ніякої дуги.

Промені Сонця пройшовши через краплю води переломлюються в сорок два рази. Вони переломлюються на різної довжини хвилі. Сама довгу хвилю наше око розпізнає, як промінь червоного світла. Фіолетовий промінь ми бачимо останнім – це найкоротша хвиля сонячного світла. В результаті сорока двох – кратного заломлення, на небі постає не веселка у формі дуги, а в формі кола.

А ось ще буває і місячна веселка. Її ми бачимо білої, але це пов’язано з особливістю людського зору.

В безхмарну ніч виникає більше рідкісне явище: місячна веселка, колір якої здається нам майже білим, що пов’язано з особливостями нашого зору.

ЧОМУ ВЕСЕЛКА МАЄ ФОРМУ ДУГИ?

Чому веселка напівкругла? Люди давно задавадись цим питанням. У деяких міфах Африки веселка – це змія, яка охоплює Землю кільцем. Але тепер-то ми знаємо, що веселка – це оптичне явище – результат преломения променів світла в крапельках води під час дощу. Але чому ми бачимо веселку саме у формі дуги, а не, наприклад, у формі вертикальної кольорової смуги?

Форма веселки визначається формою крапельок води, в яких переломлюється сонячне світло. А крапельки води – більш або менш сферичні (круглі). Проходячи через краплю і заломлюючись в ній, пучок білих сонячних променів перетворюється в серію кольорових воронок, вставлених одна в іншу, звернених до спостерігачеві. Зовнішня воронка червона, в неї вставлена помаранчева, жовта, далі йде зелена і т. д., закінчуючи внутрішньою фіолетовою. Таким чином, кожна окрема крапля утворює цілу веселку.

Звичайно, веселка від однієї краплі слабка, і в природі її неможливо побачити окремо, так як крапель в завісі дощу багато. Веселка, яку ми бачимо на небозводі, утворена міріадами крапель. Кожна крапля створює серію вкладених одна в іншу кольорових воронок (або конусів). Але від окремої краплі в веселку потрапляє лише один кольоровий промінь. Око спостерігача є спільною точкою, в якій перетинаються кольорові промені від безлічі крапель. Наприклад, всі червоні промені, що вийшли з різних крапель, але під одним і тим же кутом і потрапили в око спостерігача, утворюють червону дугу веселки. Також утворюють дуги всі помаранчеві і інші кольорові промені. Тому веселка кругла.

Дві людини, які стоять поруч, бачать кожен свою веселку! Тому що в кожен момент веселка утворена заломленням сонячних променів в нових і нових краплях. Краплі дощу падають. Місце впала краплі займає інша і встигає надіслати свої кольорові промені у веселку, за нею наступна і так далі.

Вигляд веселки – ширина дуг, наявність, розташування і яскравість окремих колірних тонів, положення додаткових дуг – дуже сильно залежать від розміру крапель дощу. Чим більша краплі дощу, тим вже й яскравіше виходить веселка. Характерним для великих крапель є наявність насиченого червоного кольору в основний веселці. Численні додаткові дуги також мають яскраві тони і безпосередньо, без проміжків, примикають до основних радугам. Чим краплі дрібніше, тим веселка стає більш широкої і бляклої з помаранчевим або жовтим краєм. Додаткові дуги далі і відстоять один від одного і від основних веселок. Таким чином, по виду веселки можна наближено оцінити розміри крапель дощу, утворили цю веселку.

Вигляд веселки залежить і від форми крапель. При падінні в повітрі великі краплі сплющуються, втрачають свою сферичність. Чим сильніше сплющення крапель, тим менший радіус утвореною ними веселки.

Ми звикли спостерігати веселку як дугу. Насправді ця дуга є лише частиною різнобарвною колу. Повністю ж це природне явище можна спостерігати лише на великій висоті, наприклад, з борту літака.

Є така група оптичних явищ, яка має назву гало. Вони викликані переломленням світлових променів крихітними кристалами льоду в перистих хмарах і тумані. Найчастіше гало утворюються навколо Сонця чи Місяця. Ось приклад такого явища – сферична веселка навколо Сонця:

Всього голосів: 281

Ваші коментарі:

Дуже сподобалися коментарі Георгія. Безумовно це диво, такі як хмара, блискавка, зимові візерунки на вікнах. Все це говорить про існування Творця Бога!

Чому веселка завжди має форму дуги?

Коли ми згадуємо про веселку, то уявляємо сліпучі кольору, сонце, що виходить з-за хмар після дощу, і закопані горщики з золотом. Дугастими форма веселок привела до того, що багато хто з древніх культур, від Африки до Європи, порівнювали їх – як це не дивно – зі зміями, які також можуть згинатися дугою. В одній африканській казці веселка – це гігантська змія, що після дощу виповзає на поверхню поїсти. Невдахи, який виявився на шляху падаючої веселки, вона просто проковтне, як удав миша.

Насправді веселка – це гра світла, а не матеріальний об’єкт в небі. Вона з’являється тільки тоді, коли для цього створюються відповідні умови. Сонячне світло повинне світити вам в спину, а краплі дощу – падати попереду. (Оскільки для веселки потрібен яскраве сонячне світло, вона зазвичай з’являється, коли злива вже пішла далі або взагалі обійшла вас, а ви стояли до неї обличчям).

Коли світло йде повз і проходить крізь краплі дощу, він відхиляється в сторону, оскільки вода щільніше повітря. Взагалі білий колір складається з інших кольорів – червоного, оранжевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього і фіолетового. Просто ці кольори мають неоднакову довжину хвилі. Коли сонячний промінь проходить крізь краплю, вона більш-менш відхиляє в бік (переломлює) кожну хвилю. Це означає, що хвилі різної довжини або кольору виходять з краплі вже в кілька нерівних напрямках. Те, що спочатку було єдиним пучком променів, тепер розсипалося на природні кольори, і кожен з них подорожує далі своїм шляхом.

Кольорові промені, вдаряючись у внутрішню стінку краплі і згинаючись ще сильніше, можуть навіть вийти назовні з тієї ж сторони, через яку увійшли. В результаті ви бачите, як веселка дугою розсипала по небу свої кольори.

Кожна крапля відображає всі кольори. Але з вашого фіксованого положення на землі ви сприймаєте тільки певні кольори від деяких крапель. Чітко краплі відображають червоний і оранжевий кольори, тому вони дістаються ваших очей від верхніх крапель. Синій і фіолетовий відображаються гірше, тому ви бачите їх від нижчих крапель. Жовтий і зелений відображають краплі, які містяться посередині. Складіть все кольору разом – і ви отримаєте веселку.

Чому веселка вигнута? Тому що краплі, які утворюють її, також вигнуті. Кожна крапля – це маленький круглий кульку з різко закругленою поверхнею. Ось чому світло, що виходить з вигнутою краплі, просто відображає її вигнуту поверхню. Дуга веселки – це тільки відрізок кола світла. (Іноді, якщо дощ йде не по всьому небу, ця дуга є тільки невеликим сегментом кола).

Якщо кільце світла було повним, його центр був би прихований за горизонтом або під ним. Зрідка, під час великого дощу, дивлячись з пагорба на велику долину, можна побачити майже повне коло веселки.