Tęcza to…
Zjawisko optyczne i meteorologiczne, widoczne na niebie w postaci wielobarwnego łuku. Powstaje w wyniku rozszczepienia światła słonecznego, które dostając się do atmosfery napotyka na swojej drodze kroplę wody i przez nią przechodzi. Efektem tego zjawiska jest rozkład światła białego na wielobarwne widmo. Każdej barwie odpowiada inna długość fali. Oświetlone krople rozszczepiają i odbijają światło w ten sam sposób, jednak do oka ludzkiego dociera z danej kropli tylko światło rozproszone w jego kierunku, pod odpowiednim kątem – dlatego widzimy różne kolory.
Tylko dobre książki dla dzieci i rodziców | Księgarnia Natuli
Skąd się biorą kolory?
Pierwszą próbę racjonalnego wyjaśnienia zjawiska powstawania tęczy przeprowadził prawdopodobnie Arystoteles, pisząc, że tęcza jest niezwykłym rodzajem odbicia światła słonecznego od chmur. Przez wieki badacze zgłębiali tajemnice tego zjawiska, ale dopiero na początku XVIII wieku Izaak Newton oznajmił, że białe światło jest mieszaniną światła o różnych barwach, a jego współczynnik załamania w wodzie jest różny dla światła o różnej barwie. I tak: światło czerwone przechodząc z powietrza do wody załamuje się w mniejszym stopniu niż niebieskie i wychodzi z wody pod innym kątem. Rozmiary kątowe łuku są różne dla każdego koloru. Tęcza jest zatem wizualnym rezultatem złożenia ciągu łuków o odmiennnych rozmiarach i kolorach. Oto odpowiednia kolejność barw pojawiających się na niebie: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, granatowy i fioletowy.
Tęcza powstanie, jeśli:
- Słońce jest za obserwatorem i nie wyżej niż 42 stopnie nad horyzontem – załamany i odbity promień światła wychodzi z kropli pod maksymalnym kątem 42 stopni, a więc tęcza jest okręgiem o szerokości kątowej 42 stopni. Środek tego okręgu nazywany punktem antysolarnym – znajduje się dokładnie naprzeciwko Słońca. Ponieważ obserwator stojący na powierzchni Ziemi ma Słońce za sobą, na pewnej wysokości, to punkt antysolarny będzie zawsze znajdował się pod horyzontem. Właśnie dlatego nie możemy zobaczyć całej tęczy w postaci okręgu, lecz tylko jej łuk. Tęczę w całej okazałości można zobaczyć z samolotu lecącego nad chmurami.
- Pada deszcz.
- Kropelki wody unoszą się w powietrzu (to dlatego widzimy tęczę tuż po deszczu!).
- Niebo jest wystarczająco jasne i chmury jej nie przysłaniają.
Dlaczego czasem są dwie tęcze?
Czasami możemy dostrzec drugi, nieco większy łuk tęczy, pojawiający się nad pierwszym. Jest to efekt dwukrotnego odbicia światła wewnątrz kropli wody. Odbite światło wychodzi z kropli pod kątem 51 stopni i właśnie taką szerokość kątową posiada wtórny łuk tęczy. Natężenie barw w łuku wtórnym zawsze będzie mniejsze niż w pierwotnym łuku tęczy. Dzieje się tak dlatego, że część światła zostaje rozproszona podczas drugiego odbicia wewnątrz kropli wody.
Domowy eksperyment
- Szklankę wody wypełnij w około ¾ wysokości wodą.
- Do szklanki włóż małe lusterko, umieszczając je tak, aby było pochylone. Z jednej strony powinno opierać się o dno szklanki, a z drugiej o ściankę.
- Manipuluj szklanką tak, by promienie słońca padały wprost na powierzchnię lustra. Możesz też skierować na nią strumień światła z latarki. Powstającą tęczę zaobserwujesz na suficie!
