Почему радуга имеет форму дуги?

Почему радуга имеет форму дуги?

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

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.

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?

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

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

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.

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.

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

Туманная радуга — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 июля 2016; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 июля 2016; проверки требует 1 правка. Круговая туманная радуга

Тума́нная ра́дуга (бе́лая ра́дуга, тума́нная дуга́) — радуга, представляющая собой широкую блестящую белую дугу, обусловленную преломлением и рассеянием света в очень мелких капельках воды.

Она появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из капелек радиусом около или меньше 25 мкм.

Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя — в оранжевый. Иногда белой радугой неверно называют лунную радугу.

Белая радуга образуется в результате рассеяния света на каплях воды, существенно меньших, чем те, что присутствуют в воздухе при образовании обычной радуги. Исчезновение цветов при этом вызывается дифракцией света, влияние которой возрастает при уменьшении размеров капель^[1][2].

Дифракция представляет собой явление, обусловленное волновой природой света. Одно из её проявлений состоит в том, что уменьшение поперечного сечения пучка света приводит к увеличению его расходимости, то есть пучок после уменьшения его сечения расширяется по мере дальнейшего распространения сильнее, чем пучок с исходным сечением.

Вызванное дифракцией увеличение угла, который образуют крайние лучи пучка друг с другом, называют дифракционной расходимостью Δφ{\displaystyle \Delta \varphi }^[3]. Она связана с длиной волны света λ{\displaystyle \lambda } и диаметром пучка D{\displaystyle D} приближённым соотношением^[2]:

Δφ≈λD,{\displaystyle \Delta \varphi \approx {\frac {\lambda }{D}},}

где Δφ{\displaystyle \Delta \varphi } выражается в радианах.

В нашем случае размер пучка D{\displaystyle D} определятся той частью поверхности капли, которая отражает свет, формирующий радугу, и поэтому меньше диаметра капли. Как видно из формулы, расходимость тем больше, чем больше длина волны света. Соответственно, дифракционные эффекты наиболее сильно сказываются на красном свете, а на фиолетовом — в наименьшей степени.

При больших размерах капель расходимость Δφ{\displaystyle \Delta \varphi } мала, и пучок света каждого цвета распространяется по своему направлению, не смешиваясь с пучками других цветов. Уменьшение капель приводит к тому, что ситуация изменяется: расходящиеся пучки начинают смешиваться, и цвета радуги становятся менее выраженными (блеклыми). При дальнейшем уменьшении размеров капель перемешивание пучков становится полным, а свет, рассеянный каплями, — белым. Такое исчезновение цветов радуги происходит, когда размеры капель составляют 20-25 мкм. Кроме того, увеличение расходимости рассеянного света приводит и к возрастанию угловой ширины радуги: у туманной радуги она приблизительно в два раза больше, чем у обычной

[1].

Таким образом, можно сказать, что если благодаря преломлению и дисперсии света в каплях воды происходит разделение белого света солнца на составляющие разного цвета, то из-за дифракции происходит противоположный процесс: соединение пучков света с различными цветами в один пучок белого цвета.

• Уокер Дж. Физический фейерверк (вопросы и ответы по физике). — 2-е. — 1989. — 297 с. — ISBN 5-03-001232-X.

Округло-горизонтальная дуга — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 ноября 2018; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 ноября 2018; проверки требуют 3 правки. Округло-горизонтальная дуга (огненная радуга) в непальских Гималаях. Округло-горизонтальная дуга на фоне перистых облаков.

Округло-горизонтальная или окологоризонтальная дуга («огненная радуга») — один из видов гало, относительно редкий оптический эффект в атмосфере, выражающийся в возникновении горизонтальной радуги, локализованной на фоне лёгких, высоко расположенных перистых облаков.

«Огненная радуга» в горах.

Феномен проявляется при определённых условиях:

К северу от 55° с. ш. и к югу от 55° ю. ш. явление не может наблюдаться (с поверхности земли), поскольку так высоко солнце там не поднимается (однако это можно компенсировать, забравшись на гору^[1]). Дуга появляется, когда солнце поднимается по крайней мере на 57,8° (90°−32,2°) над горизонтом, пик яркости приходится на 67,9°.

Редкость феномена объясняется тем, что кристаллы льда в облаке должны быть ориентированы горизонтально для преломления солнечных лучей. Лучи входят через вертикальную боковую стенку плоского шестиугольного кристалла, проходят через него и выходят из нижней горизонтальной стороны. Такая схема обеспечивает спектральное разделение цветов, которые, подобно радуге, «зажигают» перистое облако.^[1]

[2]

Радуга в горах Австрии после бури.

Головокружительная радуга в небе на фото

Каждый охотник желает знать, где сидит фазан, или что такое радуга.

Цвета в радуге расположены в последовательности, соответствующей спектру видимого света. В русском языке существуют такие мнемонические фразы для запоминания этой последовательности:  Каждый  охотник  желает  знать,  где  сидит  фазан.

Радуга представляет собой каустику (огибающая семейства лучей, не сходящихся в одной точке), возникающую при преломлении и отражении (внутри капли) плоскопараллельного пучка света на сферической капле.

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды (дождя или тумана), парящими в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов.

В результате белый свет разлагается в спектр. Наблюдатель, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим окружностям (дугам).

Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известно много других оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или похоже выглядят. Среди них, например, туманная (белая) радуга, возникающая на очень маленьких капельках тумана, и огненная радуга (один из видов гало), возникающая на перистых облаках.

Когда радуга появляется над поверхностью воды (или над другой отражающей поверхностью, например, мокрым песком), может возникнуть так называемая отражённая радуга. Она появляется, когда солнечный свет отражается от поверхности воды до того, как попадает на дождевые капли, где происходит преломление.

Необходимо, чтобы водная поверхность была достаточно большой, спокойной и близкой к стене дождя. Из-за большого количества условий отражённая радуга — редкое явление.

При определённых обстоятельствах можно увидеть двойную, перевёрнутую или даже кольцевую радугу. На самом деле это явления другого процесса — преломления света в кристаллах льда, рассеянного в атмосфере, и относятся к гало.

Радугу изучали многие, но Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1637 году в своём труде «Рассуждение о методе» в части «Метеоры» в главе «О радуге», сумев рассмотреть путь 10 тысяч лучей в капле.

В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества.

В книге Фрэнка Баума «Удивительный волшебник из страны Оз» и в фильме, снятом на её основе, девочка Дороти, пройдя под радугой, попадает в Волшебную страну.

С радугой связаны и спорные вещи: в XX веке радужный флаг (как правило шестицветный) стал символом движения в поддержку прав ЛГБТ-сообщества.

 

Июл 19, 2019Александр

Радуга-дуга: e0t — LiveJournal

— Смотрите, двойная радуга! – воскликнула Юля, когда дети подошли к реке.

— Бывает и тройная! – невозмутимо сказал Максим.

— А папа рассказывал, что он видел в Ленинграде над Невой сразу четыре радуги! – не отстал от других Андрей.

— Какая яркая и красивая! – восхищалась Юдя. – Особенно вот эта, первая. Я раньше видела тоже радугу, но бледную.

Подумаешь удивила! – Вот я видел перевернутую радугу вверх рогами, — заявил Максим.

— А мы с папой, когда летели на самолете, видели круглую радугу, в виде полного круга» — сказал Андрей.

— А я видел даже белую радугу и не только летом, но и зимой! – хотел удивить других Максим.

— А вот мы с мамой видели радугу даже ночью! – похвасталась Юля.

Хочется сказать, да врут они всё. Радуга есть, но чтобы вот такие перевернутые да белые и ночью… Не может быть))) А в природе все случаи, описанные детьми встречаются, только некоторые чаще, а другие реже и есть совсем редкие.

Радуги могут принимать множество форм: множественные дуги, пересекающиеся дуги, красные дуги, одинаковые дуги, дуги с окрашенными краями, темные полосы, “спицы” и многие другие, но объединяет их то, что все они делятся на цвета — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Помните из детства запоминалку расположения цветов в радуге — Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан?)))

Яркость радуги зависит от величины дождевых капель. Если они крупные (диаметром 1-2 мм), то радуга очень яркая, в ней хорошо видны красная, фиолетовая и голубая полосы.
Если капли поменьше, то радуга кажется блеклой, размытой, красной дуги почти не видно.

Обычная радуга

Двойная радуга

Тройная радуга

Четверная радуга и т.д.)))
24 сентября 1948 г. Жители Ленинграда действительно наблюдали четыре радуги. Главная дуга была яркой и цветной, другие имели вид узких и бледных полос, потому что образовались не от прямых солнечных лучей, а от отраженных водной поверхностью Невы.

Вот, например:

Ну, а это совсем редкое явление — завеса из радуг)

Во все времена множество различных культур приписывали радугам множество значений и объяснений, например, древние греки верили, что радуги были дорогой к небесам, а ирландцы считали, что в том месте, где заканчивается радуга — лепрекон закопал свой горшок с золотом)))

Туманная Дуга или белая радуга

Капельки диаметром меньше 0,5 мм вообще не могут посылать четкие цветные лучи, и в этом случае видна только бесцветная, белая радуга. Белую радугу можно увидеть и во время сильных морозов, когда в воздухе находится много мельчайших кристалликов льда.

Моряки часто именуют их как “морские волки” или “туманные дуги”

Перевернутая радуга или радуга вверх рогами
Перевернутая радуга или радуга вверх рогами ))) – редкое явление. Она наблюдается, когда солнечные лучи дважды отражаются на своем пути: сначала от спокойной поверхности водоема, затем от дождевых капель. Явление сосредоточено в зените, параллельно горизонту, диапазон цвета — от синего в районе зенита и до красного к горизонту. Феномен этот всегда в форме неполной круглой дуги

Радуга в виде полного круга тоже редкое явление. Ее можно увидеть, находясь высоко над землей, например в самолете.

Лунная радуга

Ночью можно наблюдать только лунную радугу. Она образована лунным светом и от дневной радуги отличается слабой окраской.

Появляясь в противоположном Луне конце неба, они обычно выглядят как полностью белые из-за слабой окраски, однако фотография с длинной выдержкой может захватить истинные цвета, как на этом фото, сделанном в Йосемитском национальном парке, Калифорния.

…продолжение следует ))

Ссылки на прошлые мои посты о редких природных явлениях:
(открываются на новых страницах)

Мир пустыни
Таинственный молнии
Соленый дождь
Крест
Два солнца

20 поразительных вещей, запечатлённых на фото

Графеновый аэрогель

Самый лёгкий в мире твёрдый материал.

Орнамент из пчелиных сот

Пчелиные соты в открытом виде.

Застежка-липучка

Механизм работы «липучки» под микроскопом.

Полная круговая радуга

Радуга, снятая с борта самолёта.

Клубок броненосца

Трехпоясный броненосец единственный из всех видов способен сворачиваться клубком.

Автомобиль из органического стекла

Полностью прозрачный акриловый автомобиль.

Страшное и завораживающее явление

На море во время тайфуна.

Генетика в действии

Родственников жениха и невесты не спутать.

Чудеса природы

Два дерева и один общий сук.

Швы

Операция по трансплантации роговицы глаза.

Гроза и радуга

Два редких метеорологических явления, которые одновременно появились на небе.

«Голова дракона»

Начало Великой китайской стены.

Вид Марса с Земли и Земли с Марса

Впечатляющие снимки с двух разных планет Солнечной системы.

Фермерские поля в Саудовской Аравии

Круглая форма обусловлена особенностями ирригационных систем.

Водный мост

Магдебургский водный мост в Германии.

Два поля — лавандовое и пшеничное

Два поля дают возможность насладиться необычным сочетанием ярких цветов.

Высокотехнологичная парковка

Парковка на заводе Volkswagen в Вольфсбурге.

Комета Чурюмова — Герасименко

Огромная комета в сравнении с Лос-Анджелесом.

Читайте также: 15 коротких фактов о мире, который не перестаёт нас удивлять

Полная круговая радуга над Австралией

Радуга только с Земли выглядит как дуга, однако на самом деле она описывает окружность. С верхних этажей небоскрёбов, с самолёта или в горах также можно увидеть полный радужный круг. Но подобное явление очевидцы иногда могут наблюдать и вблизи, яркий тому пример — круговая радуга над Австралией.

Радуга в форме круга, которая появляется в Австралии, выглядит и вправду потрясающе.

Это природное явление никогда не остаётся без внимания.

Трудно подобрать слова, чтобы описать такое зрелище.

На протяжении всего времени, когда видна полная радуга в Австралии, люди не прекращают её фотографировать.

Снимки из самолёта выглядят особенно захватывающе.

Радуга появляется ненадолго, поэтому те, кому удалось увидеть её с высоты, оказались настоящими счастливчиками.

Радуга в форме круга — это словно восьмое чудо света.

Появление полной радуги невозможно предсказать, поэтому если вам удалось её увидеть — это действительно везение и редкое явление.