Радуга почему появляется

Почему появляется радуга?

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.

АиФ.ru рассказывает, как объясняет образование этого природного явления современная наука, а также делится секретами того, как самому стать стражем радуги.

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: .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.

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: .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.

Самые необычные радуги: от эффекта гало до Полосы Александра | Фотогалерея

© АиФ Новосибирск Жители Новосибирска в стали очевидцами необычного явления – светящийся зимней радуги, которая возникла вследствие сильных морозов.

© russianlook.com Новосибирск. В вечернее время можно увидеть светящийся столбик в небе, сильный мороз дает такие эффекты.© wikimedia.org/Brocken Inaglory Туманная радуга— радуга, представляющая собой широкую блестящую белую дугу, обусловленную преломлением и рассеиванием света в очень мелких капельках воды.© wikimedia.org/Fabien1309 Полоса Александра — атмосферное оптическое явление, наблюдающееся совместно с радугами первого и второго порядков и представляющее собой тёмную полосу неба, располагающуюся между ними. Возникает из-за различий в угловых распределениях интенсивности света, © wikimedia.org/Brocken Inaglory Туманная радуга — Отсутствие цветовой окраски, как у обычной радуги, объясняется относительно малыми размерами капелек воды. Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя — в оранжевый © wikimedia.org/POVar27 Перевернутая радуга. Для появления в небе перевернутой радуги (околозенитной дуги, зенитной дуги — одного из видов гало) необходимы специфические погодные условия, характерные для Северного и Южного полюсов. Перевернутая радуга образуется за счет преломле © wikimedia.org/Eric Rolph Двойная радуга на Аляске © wikimedia.org/Calvin Bradshaw Лунная радуга (также известная как ночная радуга) — радуга, порождаемая луной. . Лунная радуга всегда находится на противоположной от Луны стороне неба. © wikimedia.org/ProfessorX Округло-горизонтальная или окологоризонтальная дуга («огненная радуга») — один из видов гало, относительно редкий оптический эффект в атмосфере, выражающийся в возникновении горизонтальной радуги, локализованной на фоне лёгких, высоко расположенных перист

* 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.

Схема образования радуги:

1) сферическая капля

2) внутреннее отражение

3) первичная радуга

4) преломление

5) вторичная радуга

6) входящий луч света

7) ход лучей при формировании первичной радуги

8) ход лучей при формировании вторичной радуги

9) наблюдатель

10) область формирования первичной радуги

11) область формирования вторичной радуги

12) облако капелек

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении — красный на 137°30’, фиолетовый на 139°20’ и т. д.), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Данное явление вызвано дисперсией. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).

Радуга представляет собой каустику, возникающую при преломлении и отражении (внутри капли) плоскопараллельного пучка света на сферической капле. Как показано на рисунке (для монохромного пучка), отражённый свет имеет максимальную интенсивность для некоторого угла между источником, каплей и наблюдателем (и этот максимум весьма «острый», то есть большинство преломлённого с отражением в капле света выходит практически точно под одним и тем же углом). Дело в том, что угол, под которым уходит из капли отражённый и преломлённый в ней луч, немонотонно зависит от расстояния от падающего (первоначального) луча до оси, параллельной ему и проходящей через центр капли (эта зависимость довольно проста, и её нетрудно явно вычислить), и зависимость эта имеет гладкий экстремум. Поэтому «количество лучей», выходящих из капли с углами, близкими к экстремальному значению угла, — «гораздо больше», чем остальных. При этом угле (который немного различается для разных показателей преломления для лучей разного цвета) и возникает отражение-преломление максимальной яркости, составляющее (от разных капель) радугу («яркие» лучи от разных капель образует конус с вершиной в зрачке наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и Солнце).

Для одного отражения внутри капли такой угол имеет одно значение, для двух — другое, и т. д. Этому соответствует первичная, вторичная и т. д. радуга. Первичная — самая яркая, она уносит из капли большинство света. Радугу большего порядка обычно не удаётся увидеть, так как она очень слаба.

Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. Ход лучей показан на рисунке справа вверху. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги, её угловой радиус составляет 40-42°.

Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов — снаружи находится фиолетовый, а внутри красный. Угловой радиус вторичной радуги 50-53°.

Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более тёмный оттенок. Также возможно наблюдение радуги и более высоких порядков, но уже, преимущественно, в лабораторных условиях.

В яркую лунную ночь можно наблюдать и радугу от Луны. Поскольку человеческое зрение устроено так, что при слабом освещении наиболее чувствительные рецепторы глаза — «палочки» — не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белесой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы — «колбочки»).

Радуга

Радуга на небе – красивое природное явление, знакомое с детства. Она встречается на страницах сказок и мифов, ее изучают на уроках физики в школе. Все ли мы знаем про радугу? Достаточно ли хорошо понимаем ее свойства и то, почему она разноцветная? Об этом и не только вы узнаете из данной статьи.

Что такое радуга

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

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.

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.

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.

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

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:

Интересные факты

  • Восприятие спектра отличается у разных народов. По классификации Ньютона вместо голубого и синего следуют синий и более темный его оттенок – индиго. Современные англичане выделяют 6, а не 7 основных цветов: они не делят синий на темные или светлые оттенки. А в японской традиции зеленый цвет присутствует лишь как оттенок голубого.
  • Радуга третьего порядка (тройная) – это далеко не предел. Просто человеческий глаз не воспринимает множественные, но более слабые отражения спектров. В лабораторных условиях с помощью лазерной установки исследователи получали радугу двухсотого порядка.
  • Воспринимаемая обычно в виде дуги, форма радуги может быть круглой, если смотреть на нее с большой высоты – например, из самолета:Круговая радуга получается из-за сферической формы капель. Отраженный свет образует окружность, центр которой находится на одной линии с глазом наблюдателя. Поэтому стоящий на земле человек не может увидеть нижнюю половину дуги.

Радуга – это лишь оптический эффект, объяснение которому дает наука. Она не находится в конкретном месте и к ней, как и к линии горизонта, нельзя подойти. То, что видит каждый из нас, зависит от места наблюдения и нашего положения относительно Солнца или другого источника света.

В какое время года бывает радуга? Практически в любое. Просто зимой влагу заменяют кристаллы льда. Поэтому наблюдать это чудо природы можно всегда, когда есть сильный источник света и погодные условия для его превращения в спектр.

Как появляется радуга и почему у неё семь цветов?

В природе мы нередко встречаемся с явлением, уже давно описанным физикой – радугой. Это явление, как минимум, заставляет человека остановиться и полюбоваться секунду-другую красивыми переливами. Но что такое радуга? Как она появляться и почему мы выделяем семь цветов радуги?

Огненная радуга

Начнём с того, что радуга – это свет, преломляемый и отражаемый капельками воды (из-за дождя или тумана), находящимися в это время в атмосфере. Поэтому радугу зачастую человек видит после дождя. К ней, как и к горизонту, приблизиться невозможно. Все оптические эффекты протекают с каждым человеком индивидуально. На земле мы видим радугу в виде дуги, а человек, сидящий в самолёте, может наблюдать даже полную окружность. Это объясняется расположением Солнца (из которого исходят лучи) и человека, наблюдающего радугу (этот оптический эффект, то есть отражённый свет Солнца).

Радуга из самолёта

Солнце всегда расположено за спиной наблюдателя. В природе помимо обычных можно встретить и необычные радуги. К примеру, лунная радуга ночью, туманная радуга, огненная радуга. Можно также увидеть перевёрнутую радугу, но этот оптический эффект создаётся не преломлением водою, а кристалликами льда. Погодные условия, характерные для перевёрнутой радуги, существуют на Северном и Южном полюсе. Кстати, фиолетовый цвет у перевёрнутой радуги – вверху, а красный – внизу.

Лунная радуга

По идее у радуги не семь цветов, а намного больше. Они просто переходят из одного в другой, а мы этого не замечаем… Цвета радуги запоминаются с помощью фразы «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» или «Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь», где первой букве каждого слова соответствует свой цвет.

Перевёрнутая радуга

Как удивительна и многообразна природа! Сколько явлений и эффектов мы можем наблюдать на нашей планете! И всё это человечеству ясно и понятно! Физика – наука обо всём!

Радуга

Радуга — атмосферное оптическое явление, наблюдаемое обычно после дождя. Имеет вид дуги составленной из цветов спектра — красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового. Радуга возникает из-за преломления (изменения угла) солнечного света в капельках воды, находящихся в воздухе. Дело в том, что капли отклоняют свет разных цветов под разными углами. Для наблюдения радуги необходимо, чтобы источник света (Солнце) располагался за спиной у наблюдателя.
В яркую лунную ночь можно радугу можно наблюдать и при свете Луны. Однако из за особенностей человеческого зрения лунная радуга будет казаться более бледной: чем ярче источник света, тем ярче и радуга Для наблюдателя, находящегося на земле радуга обычно выглядит, как часть окружности, чем выше он располагается, тем радуга полнее. С большой высоты (например, с горы) целую окружность.

Показатель преломления воды для красного света меньше, чем для фиолетового, поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении. Цвета радуги располагаются в определённом порядке, который можно легко запомнить, если выучить фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Каждая из первых букв этого предложения соответствует определённому цвету: каждый — красный, охотник – оранжевый, желает – жёлтый и так далее. Внутри дуги обычно располагается фиолетовый цвет, а снаружи красный.

Такое расположение цветов характерно для так называемой первичной радуги. Иногда можно увидеть и вторичную радугу (цвет в ней отражается два раза в одной капле) – порядок цветов в ней будет обратным. Радугу можно увидеть не только во время или после дождя, но и, например, в брызгах фонтана, от водопада и так далее.

Наиболее полное обоснование появления радуги дал французский учёный Рене Декарт в 1635 году в своем труде «Метеоры». Чаще всего радуга видна не очень отчётливо, поэтому разглядеть в ней именно семь цветов практически невозможно. Да и наличие именно семи цветов не является общепризнанным. Так, например болгары считают, что в радуге всего 6 цветов. Считается, что выделил наличие именно семь цветов И. Ньютон, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы.

Поделиться ссылкой

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *