Яркая, сияющая, похожая на мост в сказочную страну. Она появляется внезапно и так же внезапно исчезает, оставляя после себя чувство восторга и загадки. Мы все с детства знаем, что после дождя, когда выглядывает солнце, можно увидеть радугу. Но что это на самом деле? Магия? Оптический обман? Давайте заглянем за кулисы этого небесного представления.
Спектакль света и воды: Научная магия
На самом деле, радуга — это не материальный объект, а оптическое явление. Её нельзя приблизить или потрогать. Это гигантский спектр, созданный для вас лично! Удивительно, но две радуги, которые видят стоящие рядом люди, — это разные радуги. Каждый наблюдатель видит свою собственную, созданную лучами света, преломлёнными именно для его глаз.
Всё начинается с двух главных «артистов»:
- Солнце (источник света).
- Миллионы капелек воды в воздухе, оставшихся после дождя или витающих в тумане возле водопадов и фонтанов.
А вот и сценарий этого шоу под названием «Преломление, отражение и дисперсия».
Шаг 1: Вход в каплю
Солнечный луч, который кажется нам белым, на самом деле содержит в себе все цвета радуги. Когда этот луч попадает на границу капли воды, он преломляется (то есть немного меняет направление). Но вот что интересно: разные цвета преломляются по-разному. Фиолетовый луч отклоняется сильнее, красный — слабее. Так луч начинает «распадаться» на составляющие.
Шаг 2: Зеркало внутри
Разделённые на цвета лучи доходят до дальней стенки капли и, как в зеркале, отражаются от неё.
Шаг 3: Выход и окончательное разделение
Отражённые лучи снова выходят из капли, и на выходе снова преломляются, усиливая эффект разделения цветов.
В итоге, из миллиардов таких «призматических» капель и складывается та самая цветная дуга, которую мы видим на небе.
Почему дуга? И при чём тут горшок с золотом?
Если солнце освещает завесу дождя, почему мы видим именно дугу, а не, скажем, цветной круг? Всё дело в геометрии.
Лучи, которые попадают в наш глаз после всех преобразований в капле, выходят из неё под определённым углом. Для основного вида радуги этот угол составляет примерно 42 градуса. Представьте себе воображаемую линию, идущую от Солнца (которое у нас за спиной) к вашей голове и дальше в небо. Всё множество капель, которые находятся под углом 42 градуса к этой линии, и образуют для нас яркую дугу. Капли, находящиеся под другими углами, либо не посылают свет в наши глаза, либо посылают его слишком слабо.
На самом деле, радуга — это полный круг! Но мы, находясь на земле, видим лишь его верхнюю половину. Вторую часть круга скрывает от нас горизонт. А вот лётчики или альпинисты в горах иногда могут наблюдать и полную, кольцевую радугу.
Что касается горшка с золотом, эта легенда пришла к нам из ирландского фольклора. Хитрые лепреконы, согласно поверьям, прячут свои сокровища именно там, где радуга касается земли. Но, как мы теперь знаем, у радуги нет конца — она всегда находится на расстоянии. Так что лепреконы могут спать спокойно!
Малоизвестные секреты радуги
Основная радуга — это лишь начало. У этого явления есть свои «бонусные уровни».
- Двойная радуга. Иногда над первой, более яркой дугой, можно увидеть вторую, бледнее и с перевёрнутыми цветами. Это происходит, когда свет внутри капли отражается не один, а два раза. При двойном отражении цвета «выворачиваются» наизнанку: сверху будет красный, а снизу — фиолетовый. Между основной и вторичной радугой находится более тёмная полоса, называемая полосой Александра.
- Лунная радуга. Радугу создаёт не только солнце, но и луна! Ночью, когда полная луна светит достаточно ярко, а в воздухе висит водяная пыль (например, возле большого водопада), можно увидеть бледную, почти мистическую белую радугу. Хотя на самом деле она цветная, но наши ночное зрение не способно различать такие слабые цвета, и мы воспринимаем её как сияющую белую арку.
- Цвета по порядку. Запомнить порядок цветов в радуге легко с помощью известной фразы: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» (Красный, Оранжевый, Жёлтый, Зелёный, Голубой, Синий, Фиолетовый).
В следующий раз, когда вы увидите на небе эту разноцветную дугу, вы будете знать, что стали свидетелем грандиозного концерта. Концерта, в котором солнце дирижирует миллиардами водяных капель, а вы — единственный зритель в зале. Это не просто красиво. Это одна из самых изящных и поэтичных формул, по которым работает наша Вселенная.