100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему радуга имеет форму дуги? Причины, фото и видео

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?

Радуга

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.

Читайте так же:
Как прядут шерстяную ткань

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:

Почему появляется радуга на небе и имеет форму дуги?

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.

Что такое радуга?

Чтобы разобраться, в причинах её появления, 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.

Читайте так же:
Самые распространенные языки в мире: список, количество носителей, фото и видео

И так, 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.

Радугу видно только тогда, когда лучи света падают на капли под углом 42°. При этом источник света должен быть расположен за спиной наблюдателя.

почему появляется радуга (2)

Радуга на самом деле окружность или дуга?
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.

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.

Почему радуга имеет форму дуги? Причины, фото и видео

Почему радуга имеет форму дуги?

Атмосфера и погода

Красочная радуга всегда привлекает внимание и вызывает восторг. Ее дугообразная форма породила массу сравнений. У древних греков радуга считалась мостом, соединяющим мир Богов и людей. Африканские народы отождествляли ее с гигантской змеей. А ирландцы верили, что можно найти золото в том месте, где разноцветное коромысло коснулось земли.

Не каждый знает, что радуга представляет окружность. Ее центр лежит на прямой, которая проходит от Солнца через наблюдателя. Увидеть оптическое явление полностью человеку, стоящему на земле, мешает горизонт. Чем выше наблюдатель будет находиться, тем большая часть окружности будет видна. Поэтому с самолета можно увидеть игру света в полном формате.

Радуга из окна самолета

Радуга из окна самолета

Форма радуги

Исследованием оптического явления занимались многие ученые. Еще в 17 столетии известный математик и философ Р. Декарт проводил опыты. Для этого он заполнял шар из стекла водой и наблюдал за отражением солнечного луча, проходящего через воду. Так было дано объяснение возникающей игре света.

Разноцветное коромысло появляется на небе в результате преломления света, проходящего сквозь капли воды. Обычный белый цвет состоит из целого спектра (7 цветов) с различной длиной волны. Каждая волна по-разному отклоняется в сторону. Этим объясняется разнообразие оттенков. Луч, ударившись об оболочку дождевой капельки, изгибается и рассыпается по небосводу яркой дугой.

Читайте так же:
Туалеты на тепловозах и электровозах

Почему же все-таки дуга? Такая форма объясняется законом оптического преломления. Световой пучок, пытаясь пробиться сквозь воду, которая имеет большую плотность, чем воздух, претерпевает 42-х кратное отклонение от первоначальной оси. Человеческий глаз его может видеть только в форме окружности. К тому же сами капли сферические. Они представляют маленькие шарики. Свет, проходя через них, просто отражает их поверхность. То есть белый луч превращается в разноцветные воронки, каждая из которых вставляется в другую.

Почему радуга имеет форму дуги?

Почему радуга имеет форму дуги?

От чего зависят параметры радуги?

Все дело в каплях. От их размера зависят многие параметры оптического явления: ширина, яркость дуг. После сильного ливня с крупными дождинками появляется яркая, но узкая радуга. Она имеет интенсивно выраженное начало – насыщенный красный цвет. Воронки остальных оттенков плотно примыкают друг к другу, не оставляют промежутков.

Дождь с мелкими капельками может спровоцировать появление тусклой радуги. Наиболее заметными становятся желтый и оранжевый оттенки. Полосы располагаются на расстоянии друг от друга. Такое коромысло не очень яркое, но широкое.

Радиус разноцветного явления тоже зависит от капелек. Во время падения они утрачивают сферичность. Чем сильнее сплющивание, тем меньше расстояние между боковыми поверхностями.

В народных поверьях радуга трактуется как символ мира. В противовес молнии, которую олицетворяют с Божьей немилостью. Важную роль играют и ее оттенки. Яркий красный означает гнев высших сил, желтый обещает щедрый урожай, зеленый связывают с надеждами, синий дарит умиротворение, а фиолетовый символизирует величие.

Разновидности оптического феномена

Обычная радуга – не единственное явление, которым могут любоваться люди. Есть еще не менее красивые феномены.

Огненная радуга

Огненная радуга

Огненная радуга

Она округло-горизонтальная. Возникает на фоне легких перистых облаков, расположенных высоко. Перед ней не идет дождь. Часто таким цветным мерцанием могут любоваться жители некоторых американских штатах. В России его можно увидеть на юге.

Туманная радуга

Туманная радуга

Туманная радуга

Это белая дуга. Она возникает при освещении солнцем тумана. Его капельки очень мелкие, всего 25 мкм. При этом внутренняя сторона может иметь фиолетовый оттенок. Внешняя – оранжевый. Другое название такого чуда – лунная радуга.

Читайте так же:
Почему среда называется средой? Описание, фото и видео

Отраженная радуга

Отраженная радуга

Отраженная радуга

Солнечный свет отражается от поверхности воды и только потом попадает на дождевые капли. Но это явление редкое, так как для него требуется соблюдение слишком многих условий.

Все разновидности, кроме огненной, имеют, как и обычный вид, форму дуги. Именно в виде окружности человеческой глаз воспринимает преломленный световой луч. Но увидеть радугу полностью с земли не может из-за линии горизонта. Хотите полюбоваться игрой света во всей красе, чаще летайте на самолетах и проявляйте наблюдательность.

Почему радуга имеет форму дуги – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если радуга круглая, то почему мы видим лишь полукруг: ученые объяснили

После того, как прошел дождь, всегда приятно рассматривать красочную арку, которая пересекает успокоенное небо. Обычно мы видим радугу в форме арки, так как она частично закрыта горизонтом и землей. В действительности все радуги имеют форму круга. Чтобы увидеть их такими, какие они на самом деле, необходимо всего лишь найти правильный ракурс. Как это работает?

Преломление света

Здесь имеет значение среда. Через воздух свет проходит со скоростью 300 тыс. километров в секунду. Но так как вода более плотная, то через нее он проходит медленнее. Когда луч сквозь воздух попадает в воду, его скорость замедляется. Это общепринятый факт.

В случае с радугой свет, что попадает в капли воды, преломляется несколько раз. Сначала он преломляется при переходе в шарик Н2О, затем он отражается от внутренней стороны на противоположную и снова возвращается в воздух, преломляясь при выходе. Благодаря этому капли воды разделяют солнечный свет на несколько цветов.

Происходит это потому, что солнечный луч не белый, он фактически состоит из смеси всех цветов, которые мы можем видеть. Каждый из них имеет разную длину волны. Самая длинная волна относится к красному цвету, самая короткая – к фиолетовому. Таким образом, когда луч попадает в каплю Н2О, его цвета преломляются и выходят под разными углами. Вот почему в радуге все цвета разделяются.

Увидеть радугу можно только в том случае, когда глаза направлены в противоположную от солнца сторону, и перед ними должна быть большая концентрация в воздухе капель воды. Как только солнечный луч в них попадает, его цвета рассеиваются.

Читайте так же:
NASA — внутренняя экспозиция

Дождь и радуга

Способность воспринимать некоторые из цветов радуги зависит от вашего местонахождения. Каждая капля воды – это крошечная призма. Все капли разбивают свет на отдельные лучи красного, оранжевого, желтого, зеленого, а также голубого, синего и фиолетового цвета. Но глаза человека никогда не увидят больше одного цвета на каплю воды, ведь все остальные выходят из нее под неправильным углом.

Фиолетовый цвет располагается в самом низу радуги, так как он выходит из капель воды под углом 40 ° относительно точки входа. А красный цвет находится на вершине радуги.

Ключевую роль в этом играет расположение так называемой антисолярной точки. Она находится находится на 180° от Солнца относительно вашего местонахождения. В яркий солнечный день ваша тень располагается на антисолярной точке, каждая радуга является идеально круглым кольцом, что сосредоточено вокруг этого места.

Половина радуги

Но если вы стоите на земле, то вы не можете видеть нижнюю часть радуги, так как она опускается ниже горизонта. Одной из причин этого является тот факт, что земная поверхность ограничивает количество капель воды, которое вы можете видеть.

Также то, насколько будет видна радуга, зависит от положения солнца. Когда оно находится немного за горизонтом, антисолярная точка будет располагаться высоко, это позволит вам увидеть большую часть радуги, чем тогда, когда солнце поднимается высоко. И наоборот, если солнце находится больше, чем на 42 0 над горизонтом, люди, находящиеся на земле, не смогут увидеть радугу совсем.

Но все меняется, когда вы летите на самолете. Когда идет дождь, пассажиры самолетов могут видеть круглую радугу. В 2013 году Колин Леонард (фотограф) снял круглую двойную радугу во время полета на самолете.

Оптические иллюзии

Существуют круглые яркие оптические иллюзии, которые можно спутать с радугой, но они не являются ими. Забронируйте место у окна на ваш следующий рейс и сможете увидеть такую иллюзию. Это узкие круги, что могут появляться вокруг антисолярной точки, когда вы смотрите на облака. В отличие от радуги, они возникают благодаря электромагнитным волнам. Часто можно увидеть иллюзию на высокой горной вершине.

Также заслуживают внимания разноцветные круги, что иногда окружают Луну или Солнце. Эти ареолы возникают благодаря взаимодействию легких кристаллов льда.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию