Zawartość
- Co powoduje tęczowe kolory
- Jak powstają tęcze
- Sekwencja kolorów tęczy
- Teoria kolorów Izaaka Newtona
- Inne rodzaje tęcz
- Pamiętanie tęczowych kolorów
- Stwórz własną tęczę
Greckiemu filozofowi Arystotelesowi przypisuje się „odkrycie” tęczy już w 350 r.p.n.e. Jednak dopiero około 1665 roku n.e. Izaak Newton po raz pierwszy zasadził nasiona tego, co później stało się naukowym wyjaśnieniem, dlaczego tęcze tworzą się w ten sposób. Siedem kolorów tęczy - czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy - zawsze pojawiają się w tej samej kolejności.
Co powoduje tęczowe kolory
Chociaż tęcza może wyglądać tak, jakby znajdowała się w ustalonym miejscu na niebie, tak nie jest. Wszyscy widzą tęczę w innym miejscu, w zależności od ich pozycji na ziemi i położenia słońca (lub innego źródła światła). Kolejnym fajnym faktem na temat tęcz jest to, że nikt nie widzi dokładnie tego samego. To, co widzisz, różni się w zależności od tego, jak światło jest zgięte i odbite do ciebie. Ktoś, kto wygląda tak, jakby stał tuż pod tęczą, faktycznie na nią patrzy i widzi ją z daleka.
Piękne kolory, które widzisz, gdy pojawia się tęcza, są powodowane przez światło dzielone przez pryzmat na różne długości fal, co tworzy spektrum kolorów. Tęcza zwykle pojawia się po deszczu, ponieważ gdy światło słoneczne (widzialne białe światło, które jest właściwie mieszaniną wszystkich widocznych kolorów) przechodzi przez krople wody, wygina się i rozdziela na kolory tęczy. Kropelki wody są zwykle kroplami deszczu, ale mogą również pochodzić z rozpylonego wodospadu, fontanny, mgły, rosy lub mgły. Tęcze składają się z siedmiu kolorów, ponieważ krople wody rozbijają białe światło słoneczne na siedem głównych kolorów widma światła widzialnego.
Jeśli jednak dokładnie przyjrzysz się tęczy, zobaczysz, że istnieje więcej niż siedem pojedynczych kolorów. Tęcza nie jest czystym spektrum, ale składa się z kilku kolorów, które nakładają się i mieszają ze sobą. Jest po prostu zbyt wiele kolorów, aby ludzkie oko mogło je wszystkie rozróżnić.
Kiedy kolory tęczy nakładają się na ich krawędzie, wytwarzają połysk „białego” światła, co sprawia, że wewnętrzna część tęczy jest znacznie jaśniejsza niż jej zewnętrzna.
Niektórzy naukowcy uważają, że indygo jest zbyt blisko niebieskiego, aby można go było naprawdę odróżnić, co dałoby tęczy tylko sześć rozróżnialnych kolorów.
Jak powstają tęcze
Tęcza tworzy się, gdy światło słoneczne jest rozproszone od kropel deszczu w twoich oczach. Aby zobaczyć tęczę, muszą obowiązywać pewne warunki meteorologiczne. Na początek słońce musi znajdować się za tobą, nisko na niebie i pod kątem mniejszym niż 42 stopnie nad horyzontem. Im niższe na niebie słońce, tym większy łuk tęczy. Dodatkowo przed tobą musi być deszcz, mgła lub inne źródło kropel wody.
Kiedy światło uderza w kroplę wody pod kątem, zwalnia i zmienia kierunek. Nazywa się to refrakcją i dzieje się tak, ponieważ woda jest gęstsza niż powietrze. Kiedy światło wpada do wody pod pewnym kątem, część tego światła odbija się od wody, a następnie opuszcza kroplę. Gdy cofa się w powietrze, proces refrakcji zachodzi ponownie.
Kiedy widzisz tęczę, faktycznie patrzysz na światło załamane i odbite od różnych kropel deszczu, niektóre oglądane pod kątem 42 stopni (światło czerwone), niektóre pod kątem 40 stopni (światło niebieskie), a niektóre pośrodku. Kąt odchylenia jest inny dla światła czerwonego i niebieskiego, ponieważ światło niebieskie jest zgięte (załamane) bardziej niż światło czerwone.
Najlepszy czas, aby zobaczyć tęczę, jest tuż po zakończeniu ulewy, gdy w powietrzu nadal znajduje się para wodna. Podczas burzy nie zobaczysz tęczy, ponieważ chmury blokują większość światła. Jeśli zaczekasz zbyt długo po ulewie, para wodna w powietrzu wyparuje. Nie zobaczysz tęczy po zimowej pogodzie jak śnieg, ponieważ krople wody zamarzają w cząstki lodu, które rozpraszają światło na różne sposoby.
Jeśli stoisz we właściwym miejscu, zobaczysz rozproszone światło słoneczne odbite z powrotem w twoim kierunku. Kolorowa tęcza pojawia się, gdy światło jest rozproszone przez wiele kropel wody, gdy różne kolory wychodzą z kropel pod różnymi kątami.
Tęcza ma kształt półkola, ponieważ krople wody nie spadają na płaski arkusz, ale w różnych odległościach i prędkościach. Jednak w większości przypadków tęcza pojawia się jako część łuku, półkola lub kształtu „U”. Półkolistą tęczę widać nad poziomym terenem tylko o wschodzie lub zachodzie słońca, gdy słońce jest tuż nad horyzontem. W przeciwnym razie zobaczysz mniejszą część łuku tęczy. Zwykle widać tylko jedno półkole tęczy, ponieważ drugie półkole jest ukryte pod horyzontem. Jeśli jednak znajdujesz się wyżej niż kropelki wody, na przykład na wysokim budynku, możesz zobaczyć tęczę w pełnym kole.Środek tęczy znajduje się dokładnie naprzeciwko położenia słońca na niebie, co oznacza, że można zobaczyć więcej tęczy, gdy słońce zbliża się do horyzontu.
Jeśli masz szczęście, możesz zobaczyć podwójną tęczę (tęczę wtórną nad główną). Kolory są w odwrotnej kolejności w tęczy wtórnej i jest ona słabsza niż pierwotna tęcza, ponieważ więcej światła ucieka z dwóch odbić niż z jednego. Wtórna tęcza jest rozproszona na szerszym obszarze nieba, co czyni ją prawie dwukrotnie szerszą niż pierwotna tęcza.
Pierwotne i wtórne tęcze w podwójnej tęczy często mają między sobą ciemne pasmo. Nazywa się to zespołem Alexanders, po Aleksandrze z Afrodyzji, który po raz pierwszy opisał zespół w 200 r. Ciemność zespołu wynika z faktu, że kropelki wody między kątami odchylenia pierwotnego i głównego nie rozpraszają światła słonecznego wtórne tęcze.
Sekwencja kolorów tęczy
Sekwencja kolorów tęczy jest zawsze taka sama - czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, niebieska, indygo i gwałtowna - ponieważ różne kolory światła mają różne długości fal. Czerwony zawsze pojawia się pierwszy, tworząc zewnętrzny łuk tęczy, ponieważ ma najdłuższą długość fali około 650 nanometrów. Ponieważ światło wygina się pod kątem 42 stopni, aby uzyskać ten kolor, prawie zawsze widać go w tęczy, nawet jeśli inne kolory w tęczy nie są tak oczywiste.
Czerwone światło, które widzisz w tęczy, pochodzi z kropli nieco wyżej w atmosferze niż krople rozpraszające światło fioletowe. Krótsze długości fali przechodzą przez nieznacznie zwiększoną zmianę kierunku, co oznacza, że fiolet zawsze pojawia się ostatni na wewnętrznym obrysie tęcz, ponieważ ma najkrótszą długość fali około 400 nanometrów.
Teoria kolorów Izaaka Newtona
Około 1665 r. Izaak Newton przepuścił białe światło przez pryzmat i obserwował, jak światło tworzy tęczę złożoną z siedmiu różnych kolorów. Newton uważał, że kolory są analogiczne do nut skali muzycznej zaczynających się na D i nie zawierają ostrych ani płaskich elementów. Dwa kolory - pomarańczowy i indygo - odpowiadały połowie kroków na skali. Chociaż muzyczna analogia Newtona została później obalona (kiedy naukowcy odkryli, że częstotliwości muzyczne i długości fal światła widzialnego nie są sobie równe), jego teoria kolorów wykazała, że białe światło jest mieszaniną różnych kolorów świateł i pomogło przyszłym pokoleniom lepiej zrozumieć naturę światła.
Inne rodzaje tęcz
Zamiast tęczy możesz zobaczyć łuk mgły, księżyc lub czerwoną tęczę.
Kąt mgły jest podobny do tradycyjnej tęczy, ale powstaje, gdy światło słoneczne oddziałuje raczej z kroplami wody zawartymi we mgle, mgle lub chmurze, niż z kroplami deszczu. Kropelki wody w łuku mgły są od 10 do 1000 razy mniejsze niż krople deszczu i prawie zawsze mają mniej niż 0,1 mm średnicy. Mgłę tę można nazwać białą tęczą, ponieważ w przeciwieństwie do tradycyjnej tęczy z siedmioma wyraźnymi kolorami, jest prawie pozbawiona koloru. Jest tak, ponieważ krople wody są tak małe. Podczas gdy światło wciąż odbija się od kropli wody z powrotem w twoją stronę, proces dyfrakcji światła przez kroplę ma dominujący efekt. Dyfrakcja poszerza odbitą wiązkę światła, rozmywając kolory i nadając biały lub bardzo jasny kolor.
Księżycowy łuk jest czasem nazywany księżycową tęczą. Dzieje się tak, gdy światło załamuje się z księżyca przez krople wody w powietrzu.
Moonbows są bardzo rzadko widywane, ponieważ są tak słabe. Ilość światła wytwarzanego nawet przez najjaśniejszy księżyc w pełni jest znacznie mniejsza niż ilość światła wytwarzanego przez słońce. Dodatkowo, pełnia księżyca nie wytwarza wystarczającej ilości światła, aby stymulować receptory koloru stożka w ludzkim oku. Kolory są jednak nadal dostępne i można je uchwycić podczas fotografowania z długim czasem naświetlania. Moonbows są bardziej powszechne w niektórych częściach świata, takich jak Hawaje.
Aby zobaczyć księżyc, księżyc musi być blisko lub w swojej pełnej fazie i pod kątem mniejszym niż 42 stopnie na niebie. Ponadto nocne niebo musi być bardzo ciemne, a deszcz musi padać naprzeciwko księżyca lub innego źródła kropelek wody, takich jak wodospad.
Aby zobaczyć księżyc, księżyc musi być za tobą. Optymalny czas wykrycia księżyca to kilka godzin po zachodzie słońca lub przed wschodem słońca.
Jeśli zdarzy ci się zobaczyć czerwoną tęczę o wschodzie lub zachodzie słońca, zauważyłeś monochromatyczną tęczę. O tej porze dnia światło słoneczne przemieszcza się w atmosferze na większą odległość, rozprowadzając krótsze długości fali niebieskiego i fioletowego. Niebieskie i fioletowe długości fal nie są widziane przez ludzkie oko, więc tęcza wydaje się być całkowicie czerwona.
Pamiętanie tęczowych kolorów
Łatwym sposobem na zapamiętanie kolorów tęczy we właściwej kolejności jest użycie mnemonika - frazy, która bierze pierwszą literę każdego koloru i tworzy nowe słowo. Połączone słowa tworzą frazę łatwą do zapamiętania. Częstym mnemonikiem kolorów tęczy jest Richard Of York Gave Battle In Vain, ale łatwo go stworzyć, który ci się spodoba.
Innym łatwym sposobem na zapamiętanie sekwencji kolorów tęczy jest nazwa „Roy G. Biv”.
Stwórz własną tęczę
Wszystko, czego potrzebujesz, aby stworzyć własną tęczę, to słońce i wąż wodny. Stań tyłem do słońca, abyś był od niego odwrócony. Rozpylić wąż wodny w powietrze, aby zobaczyć mini tęczę. W razie potrzeby przesuń wąż w górę lub w dół. Działa to najlepiej w bardzo słoneczne dni.
Innym sposobem stworzenia tęczy jest przytrzymanie szklanego pryzmatu przy oknie, aby przepuszczało przez niego światło.