Как мне радугу найти

Как рождается радуга?

Когда идет дождь, в воздухе сконцентрировано невероятно большое количество капель воды. У каждой капельки есть своя роль малюсенькой призмы. Лучи солнца, проходящие сквозь дождевые капли, через призмы, преломляются в дождевых каплях. В итоге, от разложения световых лучей создается большой изогнутый спектр – цветные линии, отражающиеся на противоположной стороне на небе. А так как их много, то радуга занимает полнеба. Проследив путь луча, который проходит сквозь каплю, можно увидеть, что преломившись у границы капли, луч проникает в нее и доходит до противоположной стороны. Часть луча преломляется и покидает каплю, часть снова отправляется внутри капли к другой границе. Каждый луч белого цвета преломляется в капле и разлагается в цветовой спектр, и из каплю появляется пучок расходящихся лучей разного цвета.

Стоит отметить, что радуга может появиться тогда, когда солнцем освещается завеса дождя и лишь в той стороне, которая противоположна солнцу. Находится она именно между дождем и солнцем, при этом солнце расположено сзади, а дождь впереди – перед нами. В противном случае, радуга будет не видна. По мере уменьшения дождя блекнет и радуга, а после и вовсе пропадает.

Может ли появиться радуга без дождя?

И такое чудо случается. Зимой воздух полон кристалликами льда. Они также способны разделять белый цвет на цвета радуги, а потому она может появляться даже в зимний период. Радуга может появиться рядом с водопадами, фонтанами, на фоне капельной завесы, разбрызгиваемой поливальной машиной, либо поливальной установкой. Возможно самостоятельное создание завесы капель, используя при этом ручной пульверизатор. Для этого нужно встать спиной к Солнцу, и перед вами появится радуга, созданная собственноручно.

Какого вида будет радуга, насколько яркими будут цвета и широкими полосы, определяется размерами и количеством капель в воздухе. Если дождевые капли большие, то и радуга будет ярче. При мелких каплях радуга будет бледной, трудно заметной. Люди видят радугу, пока не кончится дождь. Кстати, каждый человек видит свою радугу. Если ехать по дороге и смотреть на радугу, то она будет перемещаться вместе с вами.

О цветах радуги

Как показали исследования, человеческому взгляду под силу различить 160 оттенков цветов. Это происходит из-за того, что между цветами отсутствует четкая граница, а переходят они один в другой через оттенки. Основными цветами радуги являются:

• Синий;
• Желтый;
• Красный.

Именно они образуют все остальные цвета радуги.  Они чередуются в той же последовательности, что и в спектре, который получается при пропускании пучка лучей солнца сквозь призму. Цвет внутренней (обращенной к поверхности Земли) крайней области радуги – фиолетовый, а внешней крайней области – красный.

Последовательность цветов радуги:

1. Красный;
2. Оранжевый;
3. Желтый;
4. Зеленый;
5. Голубой;
6. Синий;
7. Фиолетовый.

Между ними есть множество других оттенков, из-за чего и не виден четкий переход одного цвета к другому. Цвета радуги находится в строго определенном порядке.

Почему именно 7 цветов?

Радуге приписывали эту цифру неспроста. Это древнее число с мистическим смыслом – 7 дней недели, 7 смертельных грехов. А отец 7-цветовой радуги – Ньютон. Для лучшего запоминания их последовательности, люди сочинили разные фразу, вроде:

«Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан».

В этой фразе, как и подобных ей, каждое слово начинается с первой буквы названия конкретного цвета.

О необычных радугах

Исследования показали, что на Земле появляются самые разнообразные радуги, но наиболее часто можно наблюдать обыкновенную радугу. Хотя, известны и другие оптические феномены, возникающие по аналогичным причинам, или выглядящие почти также. Итак, какими же бывают радуги?

• Лунными;

Радуга видна и ночью при лунном свете. Лунная радуга (ее еще называют ночной радугой) – это радуга, которую порождает луна. Она значительно бледнее обычной. Причина в том, что Луна способна производить (отражать от Солнца) не так много света, как само Солнце. Ее можно видеть при очень яркой Луне. Чтобы увидеть ночную радугу, небо обязательно должно быть темное, озаренное полной луной, напротив которой идет дождь.  Явление это довольно редкое. И кажется радуга белой, но в действительности она разноцветная.

• Перевернутыми;

Эти радуги значительно ярче обычных, а цвета расположены в противоположном порядке, начинаясь фиолетовым, и заканчиваясь красным. Но при малейшем нарушении порядка из кристаллов, радуга растворяется.

• Двойными;

Такие радуги появляются, когда луч света отражается от внутренних поверхностей капель дождя дважды. Яркость первой радуги, внутренней, всегда больше второй – внешней. Что касается цветов, на второй радуге они не столь яркие и расположены зеркально. Участок неба, расположенный между радугами, который, кстати, всегда темнее других участков неба, именуется полосой Александра. Если вы увидели двойную радугу, то ждите удачи, исполнения желаний. Так что стоит скорее загадать желание!

Если вы когда-то смотрели безумно увлекательные лекции по физике, то имя Уолтер Левин вам скажет о многом. Если нет — немного вам завидуем: вас ожидает путешествие в страну науки. Газета New York Times назвала профессора Уолтера Левина веб-звездой. Ежедневно профессор влюбляет в физику тысячи людей, а в числе его поклонников сам Билл Гейтс. Сегодня в рубрике «Интеллектуальный час» — долгожданная книга Уолтера Левина «Мир глазами физика».

Профессор считает то, что большинство современных учителей физики игнорируют такое потрясающее явление, как радуга, на своих уроках, преступлением перед учениками. «Как много маленьких чудес повседневной жизни (красивых и впечатляющих) проходят мимо нас незамеченными просто потому, что никто не научил нас их видеть. Я люблю читать лекции о радугах и неизменно перед ними говорю студентам: „К концу этой лекции ваша жизнь уже никогда не будет прежней“. Это относится и к вам», — пишет Уолтер. Готовы? Тогда в путь.

Красивейшее из чудес

Мои бывшие студенты и люди, смотревшие мои лекции в интернете, вот уже много десятилетий присылают мне по обычной и электронной почте прекрасные изображения радуг и других атмосферных явлений.

Надо сказать, некоторые из полученных мной снимков совершенно потрясающие — особенно с Ниагарского водопада, где столько брызг, что радуги получаются невероятно впечатляющими.

Я уверен, что вы за свою жизнь видели по крайней мере десятки, если не сотни, радуг. Большинство из нас смотрели на радуги, но очень немногие их видели. В древней мифологии их называли божьими дугами, мостами, соединявшими дома смертных и богов.

Что скрывается за радугой

Отчасти очарование радуг объясняется тем, как широко, величественно и эфемерно они раскидываются через все небо. Но, как это часто бывает в физике, в основе столь масштабного величия лежат непостижимо огромные количества чего-то исключительно малого: крошечных сферических капелек воды, иногда менее одного миллиметра в диаметре, плавающих в небе.

Хотя ученые пытались объяснить происхождение радуг как минимум на протяжении тысячи лет, первое по-настоящему убедительное объяснение предложил Исаак Ньютон в опубликованном в 1704 году труде «Оптика». Ньютон понял сразу несколько моментов, каждый из которых играет важную роль в создании радуг.

Во-первых, он продемонстрировал, что обычный белый свет состоит из всех цветов (я собирался сказать «всех цветов радуги», но не хочу забегать вперед). Преломляя (изгибая) свет через стеклянную призму, ученый разделил его на составные цвета.

Он также определил, что преломлять свет могут разные материалы, в том числе вода. Ньютон пришел к совершенно правильному заключению, что радуга в небе — это результат успешного сотрудничества между солнцем, несметным числом дождевых капель и нашими глазами, которые должны смотреть на эти капли строго под прямым углом.

Чтобы понять, как получается радуга, следует разобраться, что происходит, когда свет проникает в дождевую каплю. Но помните, что все, что я буду говорить об одной капле, на самом деле относится к бесчисленному числу капель, из которых состоит любая радуга.

Как преломляется свет

Когда луч света проникает в каплю дождя и преломляется,он раскладывается на составляющие его цвета. Красный свет преломляется, или изгибается, меньше всех, а фиолетовый — сильнее всех.

Все эти разноцветные лучи продолжают свой путь к тыльной части дождевой капли. Одни проникают в нее и выходят, а другие отскакивают назад, или отражаются, под некоторым углом на переднюю часть капли. По сути, часть света отражается более одного раза, но для нас этот факт пока неважен; он станет важным чуть позже. На данный же момент нас интересует свет, который отражается только единожды. Когда он выходит из передней части капли, некоторая его часть снова преломляется, далее отделяя друг от друга цветные лучи разного цвета.

После того как лучи солнечного света преломляются, отражаются и преломляются снова на выходе из капли, они уже направлены практически в обратную сторону.

То же самое относится ко всем дождевым каплям, потому что солнце, по сути, находится бесконечно далеко от них. Угол, под которым красный свет выходит из капли, может быть каким угодно от 0 до 42 градусов, но никогда не превышает 42 градусов, и этот максимальный угол для каждого цвета разный. Для фиолетового света он около 40 градусов. Именно из-за разных максимальных углов для каждого цвета радуга состоит из разноцветных полос.

Что нужно охотнику за радугами

Как увидеть радугу? Вот научный совет. Прежде всего доверяйте своей интуиции, подсказывающей вам, когда можно увидеть радугу: когда выглядывает солнце перед или сразу после дождя. Почувствовав, что все идет к этому, сделайте следующее. Во-первых, повернитесь затылком к солнцу, затем найдите тень своей головы и посмотрите под углом 42 градуса в любом направлении от воображаемой линии — мысленно нарисуйте линию, идущую от Солнца через вашу голову к дальнему концу вашей тени на земле (она будет располагаться параллельно направлению солнечных лучей, тянущихся к дождевым каплям).

Если солнечного света достаточно, равно как и количества дождевых капель, это сотрудничество света и капель будет эффективным и вы увидите в небе красочную дугу.

Предположим, что солнца вам совсем не видно — оно спрятано за облаками или зданиями, но тем не менее явно светит.

Зная, как найти на небе радугу, вы наверняка начнете искать ее повсюду. Я, признаться, часто просто не способен бороться с этим искушением. Однажды мы со Сьюзен ехали домой, и начался дождь. Поскольку мы двигались прямо на запад, в сторону солнца, я, несмотря на плотное движение, свернул на обочину, вышел из машины и посмотрел назад. Это была неописуемая красота!

Всякий раз, проходя мимо фонтана в яркий солнечный день, я стараюсь встать так, чтобы поискать радугу там, где, как я знаю, она должна находиться. Попробуйте сами, когда будете проходить мимо фонтана. Встаньте между солнцем и фонтаном спиной к солнцу и не забудьте, что брызги фонтана работают точно так же, как капли дождя в небе.

Найдите тень своей головы на земле и мысленно нарисуйте воображаемую линию. Теперь смотрите под углом 42 градуса от этой линии. Если в этом направлении достаточно капель, вы увидите сначала красную полосу радуги, а потом и все остальные.

Как образуется двойная радуга

Если вы видели двойную радугу, то наверняка заметили, что вторичная радуга менее яркая, чем первичная. Однако вы наверняка не обратили внимания, что порядок цветов во вторичной радуге обратный порядку в первичной: синий (фиолетовый) находится снаружи, а красный внутри.

Как образуется двойная радуга? Одни световые лучи, проникающие в капли, отражаются всего один раз, другие перед выходом из капли отражаются дважды. Хотя световые лучи, проникающие в любую заданную дождевую каплю, могут отражаться внутри нее многократно, первичная радуга состоит только из тех, которые отразились один раз. А вот вторичная радуга, напротив, создается из лучей, которые отражаются перед преломлением на выходе внутри капли дважды.

Причина, по которой вторая радуга появляется на небе в месте, отличном от первой, заключается в том, что дважды отраженные красные лучи выходят из капли под углами, которые всегда больше (да-да, больше), чем примерно 50 градусов, а дважды отраженные синие лучи — под углом, всегда большим, чем 53 градуса. Таким образом, вторую радугу надо искать в 10 градусах от первой.

А то, что она менее яркая, объясняется тем, что света который отражается внутри капли дважды, намного меньше, чем света, который отражается один раз; следовательно, света для создания вторичной радуги гораздо меньше. По этой же причине увидеть вторичную радугу куда труднее, чем первичную.

Как сделать радугу самому

Итак, вооружившись информацией о радугах, вы можете произвести небольшое оптическое волшебство и собственноручно создать радугу в своем дворе или даже просто на тротуаре — с помощью обычного садового шланга. Кстати, создать собственную радугу можно, даже когда солнце находится в зените, что в природе случается очень редко.

Если на конце вашего шланга есть насадка, отрегулируйте его в тонкую струйку, чтобы капли получались достаточно маленькими, и когда солнце будет высоко в небе, направьте шланг на землю и начните распыление. Вы не увидите сразу весь круг, но кусочки радуги заметите. А перемещая носик шланга по кругу, вы, часть за частью, сможете увидеть целый круг радуги. Почему придется действовать таким образом? Потому что у вас нет глаз на затылке!

Третья радуга

Студенты часто спрашивают меня, а бывает ли третичная радуга. Ответ: и да и нет. Третичная радуга, как вы могли догадаться, — результат тройного отражения света внутри капли.

В центре такой радуги расположено солнце, и, как и первичная радуга с центром в точке солнечного противостояния, она также имеет радиус около 42 градусов, и ее красная полоса находится на внешней стороне. Таким образом, чтобы увидеть третичную радугу, вам нужно смотреть в сторону солнца, а капли дождя должны быть между ними и вами. Но при таком раскладе вы почти никогда не увидите солнца.

Есть и другие проблемы: много солнечного света будет проходить через капли, вообще не отражаясь, что приведет к очень яркому и большому свечению вокруг солнца, в результате чего увидеть третичную радугу будет практически невозможно. А еще она более блеклая, чем вторичная. Кроме того, гораздо шире первичной и вторичной, следовательно, и без того слабый свет радуги распределяется по небу еще сильнее и увидеть ее труднее.

Радуги — наиболее известное и красочное атмосферное явление, но отнюдь не единственное. Существует целый ряд других явлений атмосферы; некоторые из них сразу бросаются в глаза, а другие, напротив, мистически загадочны. Еще больше научных фактов и объяснений читайте в книге «Мир глазами физика».

Много тысячелетий люди гадали над причиной этого явления. Не найдя разумного объяснения цветным дугам на небе, наши предки связывали их с бесчисленным множеством поверий и легенд.

Кто не знает легенду, согласно которой в начале радуги непременно зарыт горшочек с золотом, который охраняет сказочный лепрекон? Однако в наше время все люди знают, что у появления радуги на небе есть научное объяснение. Итак, что же такое радуга? Какая она бывает, почему появляется и почему радуга разноцветная?

Откуда берется радуга?

Радуга — это достаточно частое природное явление, основанное на подсвечивании солнечным светом (или иным источником) большого количества водяных капель. Для возникновения радуги необходимы 2 компонента — свет и вода. Когда солнечный свет или иной источник проходит через маленькие капли воды, находящиеся в воздухе — возникает радуга.

Радуга также способна появляться на берегу водоёмов. Это происходит, когда солнечные лучи отражаются от водной поверхности. Радугу можно часто наблюдать после дождя или тумана.

У фонтана ее заметить легче всего, стоит лишь покрутиться немного, обойти фонтан и найти нужный ракурс. Любые рассеивающие источники воды, такие как поливальная машина или обычный шланг, способны вызвать радугу.

Почему появляется радуга и почему она разноцветная?

На самом деле солнечный свет не желтый, как мы привыкли думать. Солнечные лучи – это целая смесь цветов. Кроме того, лучи умеют сгибаться и преломляться, как вам наверное уже известно из школьного курса физики. Просто наши глаза не умеют преломлять цвета так, как это умеет делать призма.

При прохождении лучей через стеклянную призму солнечный свет разлагается на составные цвета. Кроме того, часть лучей преломляются сильнее, а другие слабее. В данном случае роль призмы выполняют воздух и вода.

7 цветов радуги

Свет, который выходит из призмы, формируется в изогнутую полосу различных цветов. Цвета идут в ней  последовательно: начиная от красного, который преломляется меньше всего, заканчивая фиолетовым, который обладает наиболее сильной способностью к преломлению. Есть небольшой стишок — присказка, так называемая мнемоническая фраза, которая помогает запомнить порядок цветов в радуге:

Каждый Охотник  Желает Знать Где Сидит Фазан. Здесь К-красный, О-оранжевый, Ж-желтый, З-зеленый, Г-голубой, С-синий и Ф-фиолетовый

Таким образом, мы видим что в радуге есть 7 цветов. Почему мы видим радугу в форме дуги? Просто мы видим не всю радугу, а лишь ее часть. Немногие знают, что на самом деле это природное явление имеет форму окружности. Для того, чтобы увидеть круглую радугу, нужно подняться на большую высоту, например, на вершину горы или на последний этаж небоскрёба.

Также в некоторых случаях можно увидеть сразу 2 радуги. Вторая менее яркая и находится вокруг основной. Такую радугу называют вторичной. Она возникает, когда солнечный свет отражается в каплях не один, а два раза.

Эта радуга во всех смыслах слабее чем основная, и всегда исчезает на несколько минут раньше. Она состоит из тех же цветов, что и основная, только они идут в обратном порядке.

Какая бывает радуга?

Итак, помимо обычной радуги бывает ещё несколько ее видов, причем они считаются довольно редкими и далеко не всем удается хотя бы раз в жизни их понаблюдать.

1. Перевёрнутая радуга

Перевёрнутая (околозенитная) радуга — одно из редчайших природных явлений. Для того, чтобы появилась перевёрнутая радуга, должно быть соблюдено три условия. Первое — на небе должны быть перистые облака (тонкие, нитеобразные полоски). Ну это не сложно, перистые облака мы наблюдаем довольно часто.

Второе условие — эти перистые облака должны содержать горизонтальные кристаллы льда. А вот это уже сложнее, такие кристаллы льда могут появляться лишь в зимнее время года после снегопада.

Третье условие — солнце должно находиться в зените (параллельно горизонту). Если эти три условия будут соблюдены — вашему взору предстанет редкая перевернутая радуга.

2. Лунная радуга

Эта радуга возникает ночью. В отличие от обычной, которая появляется благодаря солнцу, эту радугу создаёт лунный свет. Этот вид радуги возникает исключительно в полнолуние после ливня. Лунная радуга в несколько раз больше обычной, она занимает половину небосвода.

3. Огненная радуга

Если человек в первый раз увидит это удивительное явление, то не сразу поймёт, что перед ним радуга. Огненная радуга куда больше похожа на разноцветное северное сияние, чем на классическую радугу. Для появления этого необыкновенного атмосферного явления необходимы строгие условия:

Солнце должно находиться ровно на 58 градусах относительно горизонта, на небе должны быть перистые облака, содержащие шестиугольные кристаллы льда. Последнее и самое главное условие — грани всех кристаллов льда должны располагаться строго параллельно земле.

Огненная радуга – самый редкий вид радуги, за последние 20 лет в мире она появлялась всего 6 раз.

4. Белая радуга

Этот вид радуги имеет мало общего с обычной. Она возникает, когда солнечные лучи проходят сквозь туман. Также иногда белая радуга возникает ночью, когда сквозь туман проходит лунный свет. Белая радуга представляет собой едва заметную белую дугу.

5. Зимняя радуга

Такая радуга возникает зимой, когда солнце отражается от снега и проходит сквозь частицы льда в воздухе. Эта радуга довольно необычна, так как она может иметь как форму угла, так и форму прямой линии, расположенной перпендикулярно к земле.

Кто первым определил, что такое радуга?

До сих пор точно нельзя сказать, кто первым смог найти объяснение радуге. Считается, что это сделал Рене Декарт, французский писатель и философ. Он поднимал вопрос возникновения различных природных явлений, в том числе и радуги в своей знаменитой книги «Рассуждение о методе», выпущенной в 1637 году.

Предполагается, что Декарт с помощью стеклянного шара с водой внутри, (который служил имитацией капли воды), обнаружил, что солнечные лучи преломляются и образуют радугу. Это произвело настоящий фурор в мире учёных.

Однако это лишь предположение. Ведь за 16 лет до открытия, которое совершил Декарт, другой известный голландский астроном и математик Виллеброрд Снелл открыл тот же закон о преломлении света. Снелл написал диссертацию по этой теме, однако из-за болезни не смог поделиться ей с научным сообществом, и вскоре скончался.

Диссертация Снелла была найдена лишь через 80 лет после его гибели. В этот момент разразился настоящий скандал. Английские учёные обвиняли Рене Декарта в том, что он каким-то образом получил доступ к материалу Снелла и выдал его за свой. Французские учёные в свою очередь утверждали, что Снелл никогда не писал никакой диссертации, и её просто подкинули в его вещи англичане.

Этот спор длился не один год и в конечном итоге закон о преломлении света в одной  половине европейских стран был назван законом Снелла, а в другой половине законом Декарта. Таким образом, до сих пор полмира считает, что объяснение радуге нашёл Виллеброрд  Снелл, а другая половина верна Рене Декарту.

Ну а кто прав в своих суждениях, мы, увы, никогда уже не узнаем.

Обновлено: 19 января 2020 в 17:16

28 576

В далекие времена из-за отсутствия знаний люди объясняли чудеса и красоты природы при помощи мифов и сказок. Тогда у людей не было возможности изучать научные обоснования того, почему пошел дождь, град или прогремел гром. Аналогичным образом люди описывали все неизвестное и далекое, возникновение радуги на небе не исключение. В Древней Индии радуга была луком бога-громовержца Индры, в Древней Греции существовала девственная богиня Ирида с радужным одеянием. Чтобы правильно ответить ребенку, как возникает радуга, для начала следует самому разобраться в этом вопросе.

Научное объяснение радуги

Чаще всего явление возникает во время небольшого мелкого дождя или сразу после его окончания. После него, на небе остаются мельчайшие сгустки тумана. Именно когда тучи рассеиваются и выходит солнце, каждый желающий может наблюдать своими глазами радугу. Если она возникает во время дождя, тогда цветная дуга состоит из мельчайших капель воды разного размера. Под воздействием преломления света, множество мелких водных частиц образуют это явление. Если наблюдать за радугой из высоты птичьего полета, то цветным окажется не дуга, а целый круг.

В физике существует такое понятие как «дисперсия света», название ему дал еще Ньютон. Дисперсия света – это явление, в процессе которого происходит разложения света в спектр. Благодаря нему обычный белый поток света разлагается на несколько цветов воспринимаемых человеческим глазом:

• красный;
• оранжевый;
• желтый;
• зеленый;
• голубой;
• синий;
• фиолетовый.

В понимании человеческого зрения, цветов у радуги всегда семь и каждый из них располагается в определенной последовательности. Однако цвета радуги идут непрерывно, они плавно соединяются между собой, а значит, она имеет намного больше оттенков, чем мы способны увидеть.

Условия для возникновения радуги

Чтобы увидеть радугу на улице должны быть соблюдены два главных условия:

• радуга появляется чаще, если солнце находится низко над горизонтом (закат или восход солнца);
• нужно стоять спиной к солнцу и лицом к проходящему дождю.

Разноцветная дуга появляется не только после или во время дождя, а также:

• поливая при помощи шланга огород;
• во время купания в воде;
• в горах у водопада;
• в городском фонтане в парке.

Если лучи света отражаются от капли одновременно несколько раз, человеку удается увидеть двойную радугу. Она заметна намного реже обычной, вторая радуга заметна намного хуже первой и ее цвет идет в зеркальном отражении, т.е. заканчивается фиолетовым цветом.

Как самому сделать радугу

Чтобы самому сделать радугу человеку понадобиться:

• миска с водой;
• белый лист картона;
• маленькое зеркало.

Эксперимент проводится в солнечную погоду. Для этого в обычную миску с водой опускается зеркальце. Миска располагается так, чтобы солнечный свет попадающий на зеркальце отражался на листе картона. Для этого некоторое время придется менять угол наклона предметов. Поймав наклон можно наслаждаться радугой.

Наиболее быстрый способ самостоятельно сделать радугу – использовать старый CD-диск. Меняйте угол наклона диска под прямыми солнечными лучами и получите четкую яркую радугу.