Топ-10: Красивые виды радуги

Когда разговор заходит о радугах, большинство людей считают, что они видели всё, что можно увидеть о радугах. Конечно, все мы видели обычную радугу – и даже самая обычная радуга может быть прекрасным зрелищем. Но типов радуги больше, чем один, а некоторые из менее распространённых радуг могут быть даже красивее, чем обычные. Посмотрите на другие типы в этом списке:

10. Первичная радуга-дуга

Это та радуга, с которой знакомы мы все. Первичная радуга это одиночная разноцветная дуга, возникающая после дождя. Простые радуги формируются, когда преломлённый свет отражается каплей воды. Яркость цветов радуги зависит от размеров каплей воды.

9. Вторичные радуги

Если вы хоть раз видели первичную радугу, скорее всего вы видели и радугу второго порядка. Это явление известно, как двойная радуга. Вторичная радуга формируется позади первичной, когда свет дважды отражается от капель воды. Вторичные радуги обычно в два раза шире первичных, но и примерно в 10 раз тусклее. Расположение цветов во вторичной радуге инвертировано.

8. Полоса Александра (Alexander’s Dark Band)

Полоса Александра на самом деле не является радугой, однако она связана с первичной, и вторичной радугами. Полоса Александра это полоса неба между первичной и вторичной радугами. Полоса заметно темнее остального неба. Однократно отражённый свет первичной радуги освещает небо «под» радугой, а двукратно отражённый свет освещает наружную часть неба. Для наших глаз это выглядит так, будто небо между первичной и вторичной радугами темнее остального неба.

7. Множественные радуги

Множественные радуги возникают относительно редко. Они состоят из нескольких бледных радуг, расположенных внутри первичной радуги, либо они возникают на внешней части радуги второго порядка (такое случается ещё реже). Множественные радуги формируются, когда свет отражается один раз, но движется по другому пути внутри капли.

6. Красные радуги

Красные радуги, также называемые монохромными радугами, формируются после дождя, прошедшего во время рассвета или заката. Свет с короткой длиной волны (синий и зелёный) рассеивается в воздухе и пыли. Остаются только цвета с длинными волнами – жёлтый и красный, которые и образуют красную радугу.

5. Облачные радуги

Облачные радуги формируются из капель воды в облаках и влажного воздуха, а не из капель дождя. Они выглядят белыми, так как капли воды очень маленькие (большие капли лучше отражают все цвета спектра). Облачные радуги намного больше обычных радуг и чаще всего формируются над водой. Они могут формироваться и над землёй, если туман достаточно рассеянный, чтобы пропускать лучи солнца.

4. Сдвоенные радуги

Сдвоенные радуги очень редки и не являются аналогами двойной радуги. Сдвоенная радуга состоит из двух дуг радуг, которые берут своё начало из одной точки. Такой тип радуг возникает, когда во время дождя падают как большие, так и маленькие капли. Большие капли из-за сопротивления воздуха сплющиваются, а маленькие капли сохраняют обычную форму. Каждый тип капель образует свою радугу, которые иногда формируют сдвоенную радугу.

3. Отражённые и отражающиеся радуги

Отражённые и отражающиеся радуги – разные феномены с похожими именами – формируются только над водой. Отражённая радуга встречается чаще: она появляется, когда свет отклоняется каплями водами, а затем отражается от воды до того, как мы можем его увидеть.

Отражающаяся радуга возникает, когда свет отражается от воды до того, как он отклоняется каплями. Отражающиеся радуги видно хуже, чем отражённые радуги, из-за специфических условий необходимых для их формирования.

2. Радуги-колёса

Радуги колёса возникают, когда тёмные тучи или сильный дождь не дают свету достичь глаза наблюдателя. Тёмные капли дождя не позволяют увидеть части радуги. В результате радуга напоминает колесо тележки. Если тучи быстро передвигаются по небу, «радужное колесо» будто крутится.

1. Лунные радуги

Лунные радуги возникают ночью от света Луны. Свет Луны менее ярок, поэтому такие радуги можно увидеть только в очень редких случаях. Лучшими условиями для их наблюдения является дождь во время полной Луны. Лунная радуга выглядит белёсой, так как свет ночью слишком слаб, чтобы возбудить чувствительные элементы нашего глаза — «колбочки».

bugaga.ru

Как появляется радуга и какие виды явления существуют

Радуга – необычное и красивейшее природное явление. С древних времен люди связывали с ним легенды, пытались объяснить, как появляется радуга и что вообще это такое. Было время, когда люди считали это явление мостом, по которому боги и ангелы спускались на землю. По некоторым сказаниям радуга – это врата в потусторонний мир. Так что же такое радуга? Как образуется это явление и что на счет него говорят ученые?

Что это?

Радуга представляет собой атмосферное явление, наблюдаемое при освещении солнцем капелек воды во время тумана, во время и после дождя. Из-за преломления лучей света в воде на небе происходит необычное разноцветное свечение в форме дуги.

Радуга может формироваться при отражении от водной поверхности морских заливов, водопадов, рек или озер. Это явление наблюдается на берегах водоемов. А как появляется радуга и что известно о ней?

Известные факты

Цвета радуги всегда располагаются в одном и том же порядке. Чтобы было удобнее запомнить их расположение, даже придумали памятку, которую каждый знает с детства: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Первая буква каждого слова обозначает цвет: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Самый яркий цвет – красный. Затем цвета более бледные, а последний вообще с трудом различается. Хотя бывают радуги, у которых все оттенки отчетливо видны. Но такое явление – редкость. Так, как появляется радуга, и почему она так быстро исчезает?

Красивое явление

Чтобы увидеть необычное явление, необходимо чтобы совпало несколько факторов: солнечные лучи должны осветить капельки дождя или тумана, а в это время солнце должно располагаться низко над горизонтом. Человек сможет увидеть необычное явление только при условии, что он будет находиться между дождем и солнцем, т. е. стоять спиной к солнцу, а лицом – к дождю. В этот момент он будет видеть, как появляется радуга и как она пропадает. Это явление длится недолго, всего несколько секунд, иногда – минут.

Когда лучи солнца будут освещать капли воды, проникая внутрь, произойдет их преломление. Как известно, разные спектры лучей преломляются по-разному. Белый луч света во время преломления распадается на составляющие его цвета. Это явление называется дисперсией. При прохождении через воду свет отражается, как от зеркала, и лучи, идущие в обратном направлении, преломляются еще сильнее. Получаемый радужный спектр выходит из капли с той же стороны, с которой зашел, но уже в другом оттенке.

После проникновения в капли луча, он выходит уже преломленным опять в сторону солнца. В результате происходящего светового распада внутри капелек воды появляется необычное разноцветное свечение, вот от чего появляется радуга.

Одиночная, двойная…

Есть поверье, что когда на небе появится двойная радуга, то можно загадывать желание. Двойная радуга возникает в те моменты, когда лучи солнца дважды проходят через капли воды. И как показывают многолетние наблюдения, подобное явление предвещает ненастную погоду.

После дождя на небе можно увидеть не одну дугу, а две, три и даже четыре. Самым удачливым людям удается увидеть перевернутую радугу. Такое явление наблюдается тогда, когда солнечный свет падает на перистые облака под определенным углом, а сами облака должны состоять из маленьких льдинок.

Ученые о видах радуг

Ученые знают, откуда появляется радуга, а чтобы было проще ориентироваться в многообразии явлений, их разделили на следующие виды:

1. Туманная.
2. Радуга ночная.
3. Огненное явление.
4. Зимняя радуга.

Туманное явление возникает в результате прохождения света через мельчайшие капельки влаги тумана. Такая радуга бледная, едва заметная, но ее можно увидеть даже ночью, особенно при полной луне.

Во время ночного дождя при полнолунии можно увидеть ночную радугу. Это явление проявляется, когда наш спутник размещается низко над горизонтом и светит на капли воды под определенным углом. Даже если стать возле фонтана или струящейся воды, то можно увидеть разноцветное явление.

Когда световые лучи проходят сквозь перистые облака под углом 58 градусов, а в облаках находятся шестигранные льдинки, то наблюдается огненная радуга. Это редкое явление, но даже его можно встретить чаще, чем зимнюю радугу. Она возникает в период сильных морозов, когда в воздухе много кристалликов льда, а солнце светит ярко, и на небе нет облаков. В результате отражения света от льдинок, происходит его преломление и загорается радуга.

gkd.ru

Почему радуги бывают разными

С. Варламов
«Квант» №1, 2013

Введение

Конечно, каждый читатель не раз видел на небе радугу. Лучше всего заметна самая яркая, так называемая первая радуга. Она видна в направлениях, составляющих угол 42° с линией, проходящей через центр солнца и глаз наблюдателя. При этом солнце расположено за спиной наблюдателя. Значительно менее яркая радуга видна в направлениях, составляющих угол 51° с той же линией. Порядки расположения цветов в этих двух радугах разные. Внутренняя часть (с меньшими углами) первой радуги фиолетово-синяя, а внешняя красная. У второй радуги — наоборот, внутренняя часть красная, а внешняя фиолетовая. Иногда кроме этих двух радуг видны еще и многочисленные дополнительные светлые дуги, расположенные внутри самой яркой первой радуги. Они есть и вне второй радуги, но их яркость очень мала.

Как возникает радуга? Почему не всегда видны дополнительные дуги? Попробуем ответить на эти вопросы.

Когда и как бы радуга ни возникала, она всегда образуется игрой света на каплях воды. Обычно это дождевые капли, изредка — мелкие капли тумана. Взаимодействие параллельного пучка солнечного света и круглой дождевой капли приводит к тому, что свет преломляется, отражается и очень слабо поглощается каплей. Использованные в этой фразе термины понятны и школьникам, закончившим восьмой класс и знающим только о геометрической оптике, и старшеклассникам, знакомым с волновой природой света.

В геометрической оптике рассматриваются три главных закона, которые описывают поведение лучей света. Это закон прямолинейного распространения света в однородной среде и законы отражения и преломления света на границе раздела двух сред. Закон отражения света в упрощенной форме формулируется так: угол падения луча равен углу отражения. А закон преломления лучей света на границе раздела утверждает, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно отношению скорости света в первой среде (из которой свет падает на границу раздела) к скорости света во второй среде (находящейся за границей раздела). Или, иными словами, отношение синусов углов падения и преломления равно относительному показателю преломления второй и первой сред.

Если пользоваться только законами геометрической оптики, то можно показать, что лучи света, прошедшие внутрь капли, отразившиеся внутри нее один или два раза и затем вышедшие наружу, собираются (группируются, или концентрируются) вблизи направлений, которые как раз соответствуют первой и второй радугам (рисунки 1 и 2 соответственно). (Можно аналогично найти направление для третьей и последующих радуг, но, поскольку они настолько слабы, что никогда не наблюдаются на фоне ярких первых двух радуг, мы их рассматривать не будем — в прямом и в переносном смысле!) Условия концентрации по некоторым направлениям в пространстве лучей, вышедших из капли, соответствуют экстремумам в зависимости угла поворота луча — будем обозначать его как 180 – φ — от так называемого прицельного угла падения α. Для первой радуги φ = 42°, а для второй радуги φ = 51°. В случае света разных цветов (длин волн) соответствующие углы поворота немного отличаются, так как каждой длине волны света (цвету) соответствует свой коэффициент преломления 

n. Связь между углом падения α, углом преломления β и углом φ для одного отражения света внутри капли такова: φ = 4β – α. Для двух отражений луча света внутри капли: φ = 180° – 2α + 6β. По закону преломления, sinα/sinβ = n. У воды коэффициент преломления для всех длин волн видимого света близок к величине n = 4/3.

Графики зависимости углов φ от углов α (в градусах) показаны на рисунке 3. Видно, что экстремумы приходятся как раз на значения углов φ = 42° и φ = 51°. Поскольку разным цветам соответствуют разные коэффициенты преломления n — это свойство среды называется дисперсией, — направления в пространстве, вблизи которых концентрируются лучи света, для разных длин волн не совпадают, и мы видим радугу цветной. Например, первая яркая радуга имеет угловой «размах» около 3,5°. Из рисунка 3 видно, что для одного отражения внутри капли экстремум это максимум, а для двух отражений внутри капли — минимум, поэтому понятно, почему порядки цветов в первой и второй радугах (42° и 51°) противоположные.

Любопытно, что если бы космонавт оказался на орбите Меркурия и устроил внутри космической станции туман из водяных капелек, то он увидел бы вовсе не такие радуги, к которым мы привыкли. Для него и первая, и вторая радуги солнечных лучей представлялись бы белыми! И только края этих радуг были бы слегка окрашены. Это связано с тем, что угловой размер Солнца для наблюдателей на Земле гораздо меньше угловой ширины радуг и составляет около 0,5°, а для наблюдателя, находящегося на таком же расстоянии от Солнца, как Меркурий, угловой размер Солнца примерно в 2,5 раза больше.

Однако и в земных условиях тоже можно увидеть белую радугу. Фотография, приведенная на рисунке 4, сделана из окна каюты корабля в тумане. Слой тумана обеспечил существенное угловое расширение источника света — солнце сквозь туман выглядело отнюдь не маленьким светящимся диском с четкими краями, а большим белым пятном. Если внимательно присмотреться к фотографии, то можно отметить, что верхний край белой радуги имеет красноватый оттенок, а нижний — фиолетовый. Еще одна красивая фотография белой радуги приведена на рисунке 5.

Но вот для того чтобы объяснить, почему первая и вторая радуги получаются разными по яркости, законов геометрической оптики оказывается недостаточно. На любой границе раздела энергия Е_отр отраженного света и энергия Е_прош света, прошедшего через границу, в сумме равны энергии Е_пад падающего света. Пропорции между энергиями прошедшего и отраженного света определяются относительным показателем преломления сред по разные стороны от границы, углом падения на границу, а также поляризацией падающего света (кстати, именно поэтому свет радуги сильно поляризован). Формулы для расчета отношений Е_отр/Е_пад и Е_прош/Е_пад вывел еще в начале XIX века Огюстен Френель, и заинтересовавшиеся читатели могут отыскать их, например, в учебниках по оптике для студентов. Так, при перпендикулярном (α = 0) падении света на границу раздела сред с относительным показателем преломления n долю энергии отраженного света можно вычислить с помощью такой формулы:

Поскольку свет, образующий первую радугу, отразился внутри капли только один раз, а свет, образующий вторую радугу, отразился внутри капли два раза, то приближенно можно оценить отношение яркостей (интенсивностей света) этих радуг так:

На самом деле это отношение несколько меньше, так как внутренние отражения для больших углов падения характеризуются и большим коэффициентом отражения.

Но откуда берутся дополнительные радуги? Если какому-то направлению рассеяния солнечного света соответствует экстремум функции распределения по углам для одной капли, то и всем каплям такого же размера соответствует аналогичное направление концентрации энергии рассеянного света. При этом направлениям, расположенным рядом с экстремальным, отвечают два разных пути лучей света внутри капли. Им соответствуют разные углы падения на каплю и, естественно, немного отличающиеся длины этих путей. Если разность длин таких путей для выбранного направления пропорциональна целому числу волн света с длиной волны λ, или четному числу полуволн, то в этом направлении наблюдается максимум интенсивности света на этой длине волны. Если же разность длин путей пропорциональна нечетному числу полуволн, то в таком направлении наблюдается минимум интенсивности света на этой же длине волны. Самому экстремальному направлению, конечно же, соответствуют почти одинаковые оптические длины путей для разных углов падения вблизи максимума. Такое перераспределение энергии светового потока по разным направлениям называется интерференцией. Заметной в природе интерференция становится только в том случае, если размеры всех дождевых капель, во-первых, очень близки друг к другу, а во-вторых, настолько малы, что выполняется так называемое дифракционное соотношение: отношение длины волны света λ к диаметру капли D больше углового размера радуги. Для крупных капель, с диаметром больше 1 мм, увидеть в природе дополнительные радуги нельзя, а для малых капель — можно. Оказывается, что если размеры капель малы, то рассчитать явление без учета дифракции света, т. е. нарушения прямолинейности распространения, связанного с волновой природой света, невозможно. (Отсюда возникает «вилка» в терминологии: некоторые называют дополнительные радуги дифракционными, а некоторые — интерференционными.)

А можно ли наблюдать явления, аналогичные возникновению дополнительных радуг, в домашних условиях? Можно. Для этого, во-первых, нужно создать условия для рассеяния света не в пространственный конус, как это имеет место в каплях, а только в некоторых направлениях. Это возможно, если вместо круглых капель использовать почти цилиндрическую струю воды. Во-вторых, нужен источник света, который характеризуется значительно меньшими, чем Солнце, угловыми размерами. И в-третьих, этот источник должен создавать свет, близкий по свойствам к монохроматическому. Таким источником может быть, например, лазер. Сейчас доступны лазеры с разными длинами волн.

Приведем описание экспериментов, проведенных автором статьи в домашних условиях.

При одном и том же расположении лазеров разных цветов — красного с длиной волны λ = 630–650 нм, зеленого с λ = 532±10 нм и синего с λ = 405 нм (это — надписи на этикетках, наклеенных на корпусы лазеров) — на стене ванной комнаты были получены картинки (рис. 6), соответствующие «радуге» первого порядка (42°) от тонкой струи воды (диаметром d ≈ 1 мм). Причем во всех трех случаях струя сохраняла свои параметры, т. е. вода текла из крана непрерывно и равномерно и настройка крана при смене лазеров не менялась. На фотографиях видно, что положения главных максимумов для разных цветов отличаются, но максимумы располагаются все-таки близко друг к другу.

Расстояние от струи до стены составляло 150 см, а смещение главного красного пятна по отношению к главному синему пятну оказалось равным 5 см. Это соответствует разнице углов отклонения лучей для синего и красного цветов примерно 1,9° . Такое отличие углов обусловлено дисперсией света в воде. А вот расстояния между минимумами картинок, отсчитываемыми от главного максимума, отличаются в количество раз, соответствующее длинам волн. Для синего цвета угловое расстояние между соответствующими минимумами меньше аналогичного углового расстояния для красного цвета примерно в 1,4 раза (630 нм/405 нм = 1,55), а для красного и зеленого цветов это отношение равно примерно 1,2 (630 нм/532 нм = 1,18). Если пустить из крана более толстую струю воды, то при тех же расположениях главных максимумов разных цветов расстояния между соответствующими дополнительными максимумами и минимумами уменьшаются.

Добиться устойчивого течения струи с диаметром меньше 1 мм, к сожалению, не удается, поэтому получить дифракционные или интерференционные радуги на струе воды с белым светом не получится. Это связано с тем, что полученные в эксперименте расстояния между дополнительными минимумами и максимумами для всех длин волн значительно меньше 3° — ширины первой радуги.

На водяных каплях в облаках это возможно, если все капли имеют одинаковые размеры, значительно меньшие 0,1 мм. Тогда угловые промежутки между соседними максимумами малых порядков (1–10) могут достигать 2–3 градусов, и поэтому первые несколько дополнительных радуг, расположенных в непосредственной близости от основной радуги, еще различаются как отдельные. Дело в том, что наиболее ярким воспринимается глазом желтый участок спектра излучения солнца. Именно этим длинам волн и соответствуют максимумы интенсивности света в дополнительных (дифракционных/интерференционных) радугах.

Когда угловое расстояние между соседними дополнительными радугами становится меньше 0,5°, их в принципе невозможно различить, так как угловой размер Солнца как раз равен этой величине. Угловое расхождение монохроматических лучей света лазера намного меньше 0,5°, поэтому можно увидеть множество максимумов разных порядков дифракции, возникающих при рассеянии света на тонкой струе воды.

В каждой «вложенной» в основную радугу (42°) дополнительной радуге угловое расположение цветов определяется двумя факторами, «действующими» в противоположных «направлениях», — рефракционным и дифракционным. При этом рефракционный поворот лучей не зависит от номера порядка дифракции, а дифракционный поворот зависит. Вот почему в дифракционных радугах цвета не разложены так же отчетливо, как в основной радуге. С увеличением номера светлые дуги разных цветов и разных порядков дифракции накрывают друг друга, и различить их уже невозможно — они вместе образуют светлый фон неба внутри основной радуги.

А теперь — из области фантастики. Вот если бы Солнце светило монохроматическим светом, то было бы заметно гораздо больше дифракционных радуг, вложенных в основную радугу, так как каждая из них имела бы угловой размер, равный угловому размеру Солнца. И насколько величественней выглядела бы радуга, если бы Солнце, в дополнение к монохроматичности света, характеризовалось еще и очень маленьким угловым размером, а все капельки воды в облаке были бы совершенно одинаковых размеров. Такое можно себе только представить: на небе было бы несколько десятков одноцветных дуг!

elementy.ru

Самые красивые явления природы. Огненная радуга, северное сияние и другие удивительные природные феномены

Кто из нас хоть раз в жизни не наблюдал солнечное или лунное затмение или не загадывал желание по время звездопада? Оказывается, у природы в запасе есть и другие удивительные феномены. Скайсканер собрал 14 поразительных явлений, которые можно увидеть в разных уголках мира.

1. Двойная радуга

«Вторичные радуги вызваны двойным отражением солнечного света в каплях дождя», — скучно бубнит энциклопедия. Но мы-то знаем, что двойная радуга — это просто красота в квадрате. Любопытно, что во второй, менее яркой радуге, цвета идут в обратном порядке — от фазана к охотнику.

2. Круговая (кольцевая) радуга

NASA объясняет, что на самом деле каждая радуга — круглая, а с земли мы видим только ее часть. И если взглянуть на радугу с высокой горы или самолета, то при правильных условиях ее можно увидеть целиком, всю ракружность. Шах и мат, лепреконы!

3. Лунная радуга

Когда луна находится невысоко и близка к полнолунию, напротив нее идет дождь, а небо темное и безоблачное, может возникнуть лунная радуга. Комбинация условий непростая, поэтому в отличие от солнечной радуги лунная встречается нечасто. Как правило, в дождливых местах или рядом с гигантскими водопадами — например, на Гавайях, Кавказе, в Йосемитском национальном парке в Калифорнии.

Смотрите также: 24 самых красивых водопада мира

4. Световые (или солнечные) столбы

Морозный зимний воздух состоит из миллионов ледяных кристалликов или крошечных пластинок. Изредка они выстраиваются в особом порядке и на закате или восходе отражают солнечный свет. В результате появляются вертикальные столбы света — будто мощный прожектор светит в небо (или с неба, как считают поклонники НЛО). По тому же принципу световые столбы могут возникнуть и ночью, при отражении света луны, уличных фонарей и автомобильных фар.

5. Полярное сияние

Полярное сияние — бесспорно, самое грандиозное зрелище, которое можно увидеть с поверхности Земли. Наблюдать его можно на широтах около 67–70°, а иногда и ближе к экватору. Шансы увидеть северное сияние выше всего ясной морозной ночью с сентября по март. И для этого даже не нужен загранпаспорт — в России масса мест, где бывают сияния и куда можно быстро и недорого добраться.

Еще по теме: 10 лучших мест, где можно увидеть северное сияние — в России и за границей

6. Паргелий (ложное солнце, три солнца)

Паргелий — явление очень редкое и бывает только зимой в ясную погоду, когда солнце висит низко над горизонтом. Возникает оно из-за витающих в воздухе кристалликов льда, которые как миллионы крошечных призм, преломляют солнечные лучи. В результате в небе видны сразу три солнца: настоящее и по двойнику слева и справа.

Если солнечный паргелий случается редко, то лунный паргелий — явление попросту уникальное. Вот одна из немногих в мире фотографий этого оптического чуда, да еще и с зенитной дугой (перевернутой радугой) в придачу:

7. Огненная радуга или окологоризонтальная дуга

Несмотря на название, огненная радуга не имеет отношения ни к огню, ни к радуге. Этот оптический феномен возникает из-за преломления света в крошечных льдинках, из которых состоят перистые облака. В результате облако целиком превращается в яркую радугу на фоне синего неба.

8. Перламутровые облака

Иногда в сумерках или перед восходом облака на высоте 15-25 км отражают свет Солнца, скрытого за горизонтом. Дальше в дело вступают все те же крошечные льдинки — они преломляют свет, и облака окрашиваются в разные цвета, хоть и более тусклые, чем при огненной радуге. Перламутровые облака — соседи северных сияний: чаще всего их можно увидеть в полярных широтах, например, в Исландии, Осло или шведской Кируне.

9. Лентикулярные или линзовидные облака

При высокой влажности между двумя мощными воздушными потоками могут возникать лентикулярные облака. Примечательны они не только линзовидной формой, но и способностью зависать на месте, несмотря на ветер. Из-за формы и неподвижности раньше их частенько принимали за НЛО. Увидеть лентикулярные облака можно в горах, даже невысоких. На Камчатке, к примеру, сопки частенько примеряют такие облачные короны.

www.skyscanner.ru

Природное явление радуга

Радуга — это атмосферное оптическое явление, при котором множество капель влаги освещаются светом (как солнечным, так и лунным), в результате чего мы наблюдаем вот такое красивое его преломление. Чаще всего возникает сиё чудо природы во время или после дождя, но также может проявляться возле некоторых источников влаги (например, возле водопада или фонтана).

Выглядит радуга словно дуга или даже окружность, состоящая из различных цветов. Принято считать, что цвета сменяются в таком порядке: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Но на самом деле между этими основными цветами масса других промежуточных, так что спектр цветов изменяется очень равномерно, из-за чего невозможно отследить, где же один цвет переходит в другой.

Виды радуги

Из-за способов преломления света в каплях, данное явление бывает двух типов: первичная радуга и вторичная. Первичная — она более яркая, её мы в большинстве случаев и наблюдаем. А вторичная — куда слабее (из-за того, что свет преломляется дважды). Цвета её, кстати, будут следовать в обратном порядке, такое зеркальное отражение. И располагаться она в таком случае будет вокруг первой (потому и носят они такое порядковые названия).

Иногда в небе можно увидеть и другие явления, также окрашенные в радужные цвета. Скорее всего, они представляют собой один из видов Гало. К примеру, очень похожими свойствами обладает Глория — оптическое атмосферное явление в виде радужного круга.

Интересные факты о радуге

Радугу часто используют в качестве символа. Например, радужный флаг является символом движения коренных народов Южной Америки в Чили, Перу, Боливии и Эквадоре.
А корабли Гринписа именуются «Воин радуги».

Интересно, что центр окружности радуги всегда составляет с наблюдателем и Солнцем прямую. Причём Солнце всегда будет у наблюдателя за спиной.
Обычно человек видит лишь дугу радуги, но чем выше вы заберётесь, тем полнее будет картина. Вплоть до того, что с вершины горы или с самолёта можно увидеть окружность, а не только её дугу.

naturae.ru

УДИВИТЕЛЬНОЕ РЯДОМ. РАДУГА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

УДИВИТЕЛЬНОЕ  РЯДОМ.  РАДУГА  В  ДОМАШНИХ  УСЛОВИЯХ

Екимова  Валерия

Ученица  2  «б»  класса  ГБОУ  СОШ  №  1  РФ,  г.  Чапаевск

Евсеева  Оксана  Павловна

научный  руководитель,  педагог  высшей  категории,  учитель  начальных  классов,  ГБОУ  СОШ  №  1

РФ,  Самарской  области,  г.  Чапаевск

 

 

Очень  частомы  замечаем  в  природе  странные  и  необычные  явления.  Они  поражают  наше  воображение  и  надолго  запоминаются.  Многие  из  этих  удивительных  явлений  уже  объяснили  ученые,  но  для  нас  продолжают  оставаться  загадочными.  Я  бы  отнесла  к  таким  явлениям  и  радугу. 

Как  образуется  радуга?  Можно  ли  наблюдать  эту  красоту  дома?  Какие  существуют  радуги?  Мне  предстоит  найти  ответы  на  эти  вопросы.

Объект  моего  исследования  —  природное  явление  РАДУГА.

Я  уверена  —  тема  актуальна.  Ведь  очень  важно  понимать,  как  и  почему  происходит  то,  что  так  завораживает  наш  взгляд.

Цель  моей  работы  —  попробовать  повторить  такое  природное  явление,  как  радуга,  в  домашних  условиях.

В  своей  работе  я  поставила  перед  собой  следующие  задачи:  1.  Узнать,  при  каких  условиях  возникает  радуга.  2.  Изучить,  какие  виды  радуг  бывают  в  природе.  3.  Познакомиться  с  легендами  и  мифами,  символами  и  другими  сторонами  жизни  людей,  связанными  с  радугой.  4.  С  помощью  экспериментов  выяснить,  возможно  ли  воспроизвести  радугу  в  домашних  условиях.

Методы  исследования:  анализ  публикаций,  материалов  сети  Интернет  по  данной  теме;  систематизация  и  классификация  изученного  материала;  наблюдение;  эксперимент.

Значение  слова  «радуга».  Радуга  —  Божья  дуга,  небесная  дуга  —  небесное  явление;  семицветная  дуга  под  облаками,  от  солнца  позади  дождя.  (Словарь  В.  Даля). 

Легенды  и  мифы.  Древние  греки  считали,  что  радуга  —  это  улыбка  богини  Ириды.  А  в  Библии  радуга  появляется  после  всемирного  потопа.  В  армянской  мифологии  радуга  —  это  пояс  Тира  (первоначально  бог  солнца,  потом  —  бог  письменности,  искусств  и  наук).  Славяне  верили,  что  радуга  пьёт  воду  из  озёр,  рек  и  морей,  и  проливается  потом  дождём.  Иногда  она  заглатывает  вместе  с  водою  рыб  и  лягушек,  поэтому  порою  они  с  неба  падают. 

История  изучения.  Почему  появляется  такая  красивая  цветная  картина  в  воздухе?  Ответ  на  этот  вопрос  я  искала  в  дополнительной  литературе  и  интернете.  Вот,  что  я  узнала.

В  1672  году  Исаак  Ньютон  доказал,  что  обычный  белый  цвет  —  это  смесь  лучей  разного  цвета.  «Я  затемнил  мою  комнату,  —  писал  он,  —  и  сделал  очень  маленькое  отверстие  в  ставне  для  пропуска  соответствующего  количества  солнечного  света».  На  пути  солнечного  луча  ученый  поставил  особое  трехгранное  стеклышко  —  призму.

На  противоположной  стене  он  увидел  разноцветную  полоску  —  спектр.

Слово  спектр  произошло  от  латинского  «спектрум»  —  видимое.

Ньютон  объяснил  это  тем,  что  призма  разложила  белый  цвет  на  составляющие  его  цвета.  Затем  на  пути  разноцветного  пучка  он  поставил  еще  одну  призму.  Этим  ученый  собрал  все  цвета  в  один  обычный  солнечный  луч.  Причём  изначально  Ньютон  различал  только  пять  цветов  —  красный,  жёлтый,  зелёный,  голубой  и  фиолетовый.  Но  потом,  Ньютон  добавил  к  пяти  перечисленным  цветам  спектра  ещё  два  —  оранжевый  и  индиго.  Он  хотел  создать  соответствие  между  числом  цветов  спектра  и  числом  основных  тонов  музыкальной  гаммы.  А  может  быть  число  7  имело  для  него  какое-то  другое  символическое  значение.  Когда  идет  дождь,  в  воздухе  находится  огромное  количество  водяных  капель.  Солнечные  лучи  проходят  сквозь  капли  воды,  белый  свет  преломляется  и  разлагается  на  7  цветов  спектра  от  красного  до  фиолетового. 

Преломление  света.  Преломлением  света  называется  изменение  направления  распространения  света  (световых  лучей)  при  прохождении  через  границу  раздела  двух  различных  прозрачных  сред  (например:  воздух  и  вода).  Пример  преломления  света:  если  в  стакан  с  жидкостью  опустить  соломку,  то  она  будет  казаться  нам  изогнутой  из-за  преломления  света  (рис.  1).  Каждая  капелька  жидкости  становится  крохотной  призмой.  Так  как  капелек-призм  после  дождя  очень  много,  то  и  радуга  получается  в  полнеба. 

 

Рисунок  1.  Преломление

 

Опыт  1.  Я  решила  убедиться,  что  свет  состоит  из  семи  цветов.  Для  этого  попробовала  провести  опыт.  Из  картона  я  вырезала  круг  радиусом  примерно  в  5  см.  Круг  я  разделила  на  7  секторов.  Каждый  сектор  покрасила  нужным  цветом  (как  радугу)  (рис.  2).  В  самом  центре  круга  сделала  маленькое  отверстие  и  вставила  в  него  зубочистку.  У  меня  получился  волчок.  Я  запустила  волчок.  При  вращении  он  стал  белым.  Почему?  Это  процесс  «собирания»  цветов.  Белый  цвет  —  хранитель  всех  красок  на  земле. 

 

Рисунок  2.  Волчок  -радуга

 

Виды  радуг.  Радуга,  которая  возникает  после  дождя  —  это  первичная  радуга.  Иногда  мы  можем  видеть  дополнительную  радугу.  В  ней  цвета  следуют  в  обратном  порядке  от  фиолетового  к  красному.  Может  быть  даже  третья  и  четвёртая  радуга.  Почему  возникает  вторая  радуга?  Тоже  из-за  преломления  и  отражения  света  в  капельках  воды.  Но  перед  превращением  во  «вторую  радугу»,  лучи  солнечного  света  успевают  два  раза,  а  не  один,  отразиться  от  внутренней  поверхности  каждой  капельки.  В  яркую  лунную  ночь  можно  наблюдать  и  радугу  от  Луны.  Но  рецепторы  человеческого  глаза  при  слабом  ночном  освещении  не  воспринимают  цвета,  и  лунная  радуга  выглядит  белесой.  Чем  ярче  свет,  тем  «цветнее»  радуга.  А  бывает  радуга  тогда,  когда  дождь  невозможен  —  морозной  зимой?  Оказывается,  такое  чудо  тоже  бывает.  Зимой  в  воздухе  «плавают»  кристаллики  льда.  Они  разделяют  белый  цвет  на  семь  цветов.

Эксперимент  1.  Попробуем  повторить  радугу  дома.  Для  этого  мне  нужен  пульверизатор  в  качестве  дождя  и  солнечный  луч.  Наполняем  пульвелизатор  водой  и  в  солнечный  день  создаем  облако  в  воздухе  капель  (рис.  3).  На  них  мы  и  наблюдаем  радугу  (рис.  4).

 

 

Рисунок  3.  Облако  капель

 

Рисунок  4.  Радуга

 

Вывод:  Радуга  в  домашних  условиях,как  и  в  природе,  получается.  Это  происходит  из-за  преломления  солнечного  луча  в  каплях  воды  и  разделения  его  в  спектр.

Эксперимент  2.  Мне  понадобился  компакт-диск,  фонарик  и  гладкая  поверхность  (стена).  Направляю  луч  фонарика  на  диск.  На  стене  появляется  радуга!  (Рис.  5).

 

Рисунок  5.  Радуга  на  стене

 

Эксперимент  3.  Для  эксперимента  понадобилась  емкость  с  водой,  зеркало,  луч  света,  гладкая  поверхность.  Я  налила  в  тазик  воду.  Зеркало  поставила  так,  чтобы  одна  его  часть  была  под  водой,  а  другая  часть  –  над  ней.  Направляю  зеркало  в  сторону  гладкой  поверхности.  Направляю  луч  на  разные  части  зеркала  так,  чтобы  отраженный  свет  падал  на  стену.

Вывод:  Лучи  света  попадают  на  зеркало  и  отражаются.  Но,  проходя  сквозь  воду,  белый  свет  преломляется.  В  результате  на  стене  мы  получаем  радугу.

 

Рисунок  6.  Проходя  через  воду,  свет  преломляется

 

Эксперимент  4.  Мне  понадобился  раствор  для  мыльных  пузырей.

 

 

Рисунок  7.  Радужные  рисунки  на  мыльных  пузырях

 

Вывод:  Тонкие  мыльные  пленки  на  поверхности  пузыря  постоянно  двигаются  и  преломляют  свет.  Мы  видим  постоянно  меняющиеся  радужные  рисунки  (рис.  7).

По  результатам  своей  работы  я  могу  сделать  следующие  выводы.  Радугу  можно  получить  в  домашних  условиях.  Вместо  солнечного  луча  может  быть  использован  искусственный  источник  света.  Радугу  можно  наблюдать  не  только  днем,  но  и  ночью,  и  даже  зимой.  Цель  —  узнать  о  радуге  и  попробовать  повторить  её  в  домашних  условиях  —  была  мною  достигнута.  Я  провела  опыты  и  доказала,  что  эффект  радуги  можно  получить  у  себя  дома  и  в  любое  время  года  любоваться  этим  красивым  явлением,  которое  всё  ещё  хранит  много  загадок.  Результаты,  которые  я  получила  при  исследовании  радуги  должны  быть  интересны  и  полезны  моим  одноклассникам.

 

Список  литературы:

1. Богданов  К.И.  «Не  все  так  просто»./  Первое  сентября  —  2006,  —  №  3.  —  с.  31—33.
2. Бурова  С.А.  Необычные  природные  явления./  Первое  сентября  2003,  №  3.
3. Гегузин  Я.Е.  Кто  творит  радугу?  —  Квант,  1988,  №  6.
4. Семейный  фотоархив.
5. Трифонов  Е.Д.  Ещё  раз  о  радуге.  —  Соросовский  образовательный  журнал,  —  2000,  —  т.  6,  —  №  7.
6. [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  ru.wikipedia.org/wiki/Радуга.
7. [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00055/38400.htm.

sibac.info

Какого размера радуга? | Журнал Популярная Механика

Дети верят, что радуга — это осязаемый объект. Например, дорога, по которой можно подняться к облакам. Позже детские мечты разбиваются о скучную науку, оказывается, что ни дотронуться до радуги, ни пройтись по ней не получится. Но зато можно измерить её размеры!

Мы продолжаем серию публикаций, подготовленных интерактивным научно-популярным блогом «Объясню за две минуты». Блог рассказывает о простых и сложных вещах, которые ежедневно нас окружают и не вызывают никаких вопросов ровно до тех пор, пока мы о них не задумываемся. Например, там можно узнать, как долго лететь на Марс и на какие даты брать билеты.

1. Радуга — это оптическая иллюзия. Она возникает, когда капельки воды (дождь, туман или брызги от водопада) освещаются солнцем. Бывают и лунные радуги (на фото одна из таких), их можно наблюдать ночью.

2. Попадая в каплю, свет дважды преломляется на границе воздуха и воды и отражается от «задней» стенки капли, возвращаясь под углом примерно 42 градуса к свету. Коэффициент преломления света с разной длиной волны немного отличается, поэтому лучи различных цветов выходят из капли под разными углами. Так белый свет превращается в радугу.

3. Иллюзию радуги создают те капли, которые оказываются на пересечении солнечных лучей и линии взора наблюдателя. У всех радуг на свете одинаковый угловой размер — 42 градуса.

4. Линейный радиус радуги зависит от расстояния между наблюдателем и каплями воды. К примеру, радуга, возникшая на расстоянии 5 метров от человека, будет иметь радиус примерно 4,5 метра (5 метров, помноженные на тангенс 42°).

5. Центр радуги находится в антисолнечной точке — на прямой, соединяющей наблюдателя и солнце. Плоскость радуги перпендикулярна этой прямой. Антисолнечная точка мнимая и может находиться под землей. Кстати, в ясный день светило способно создавать не только иллюзорные, но и вполне осязаемые эффекты, например воздушные ямы.

Посмотреть интерактивную версию схемы можно в блоге «Объясню за две минуты».

www.popmech.ru