какую форму имеет радуга
Такое лето: а вы знали, что радуга – круглая?
Знала ли ты, что радуга – совсем не дуга, а целый круг? Пилоты самолетов и ученые Nasa уверенно говорят, что так оно и есть. Рассказываем подробно о занимательном и неочевидном факте.
Все мы привыкли к тому, что радуга имеет форму полукруга или моста. В Ирландии есть поверье, что если найти место, где радуга «уходит» в землю, то можно найти горшочек с золотом. Но шах и мат, лепреконы: мир давно уже знает, что любая радуга имеет форму круга. Просто с земли нам видна только ее часть.
Круглую радугу можно увидеть с борта самолета или просто с очень большой высоты, небоскреба или, например, с Ниагарского водопада.
Вспомним уроки физики: радуга появляется, когда солнечный свет преломляется и отражается капельками воды (дождя или тумана), парящими в атмосфере. Именно из-за того, что все капли по-разному отклоняют свет разных цветов, белый цвет распадается на полный видимый спектр. Поэтому все мы с детства помним «радужную считалочку» про охотника и фазана. Однако семь основных цветов существуют именно в русской культуре: на самом деле спектр непрерывен, а все цвета плавно переходят друг в друга через множество оттенков.
Оптические явления в природе. 1. Радуга
Почему появляется радуга
Радуга – одно из красивейших явлений природы. Человек с незапамятных времён задумывался над её природой и связывал появление на небе разноцветной дуги с множеством поверий и легенд. Люди сравнивали радугу то с небесным мостом, с которого на землю спускались боги или ангелы, то с дорогой между небом и землёй, то с вратами в другой потусторонний мир.
Что такое радуга
Радуга – это атмосферное оптическое явление, которое наблюдается при освещении Солнцем множества водяных капелек во время дождя или тумана, или после дождя. В результате преломления солнечных лучей в каплях воды во время дождя на небе появляется разноцветная дуга.
Радуга так же возникает и в отражённых лучах Солнца от водной поверхности морских заливов, озёр, водопадов или больших рек. Такая радуга появляется на берегу водоёмов и выглядит необычайно красиво.
Разноцветная дуга появляется оттого, что луч света преломляется в капельках воды, разлагается (дисперсия) на составные части от красного до фиолетового цвета а затем, попадая в глаз к наблюдателю под углом в 42 градуса, даёт картинку спектра.
Яркость оттенков и ширина радуги зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли, тем Уже и ярче радуга, тем в ней больше красного насыщенного цвета. Если идёт мелкий дождик, то радуга получается широкая, но с блёклыми оранжевыми и жёлтыми краями.
Какая бывает радуга
Мы чаще всего видим радугу в форме дуги, но дуга – это лишь часть радуги. Радуга имеет форму окружности, но мы наблюдаем лишь половину дуги, потому что её центр находится на одной прямой с нашими глазами и Солнцем. Целиком радугу можно увидеть лишь на большой высоте, с борта самолёта или с высокой горы.
2.Туманная радуга
Туманная радуга или белая появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из очень мелких капелек воды. Такая радуга представляет собой дугу, окрашенную в очень бледные цвета, а если капельки совсем мелкие, то радуга окрашена в белый цвет. Туманная радуга может появляться и ночью во время тумана, когда на небе яркая луна. Туманная радуга довольно редкое атмосферное-оптическое явление.
Что такое радуга?
Семицветный чудо-мост
Так, в Китае, где почитаемы драконы, радуга также представляется этим фантастическим существом, символизирующим единение Неба и Земли, инь и ян. Извивающимся существом — небесной змеёй — представляли радугу и африканские мифы. Она кольцом опоясывала Землю и охраняла несметные сокровища.
Мотив стража появляется и у скандинавов в мифологии «Биврёст» (др.-исл. bifrǫst), что означает «дрожащий путь». Радуга — это мост, связывающий Небо и Землю, а охраняет его страж Хеймдалль. В час, когда наступит Рагнарёк (гибель мира и богов), мост разрушится.
Самая популярная ассоциация с радугой, — естественно, мост. И славянская мифология не ушла от этого образа. Магическая разноцветная радуга соединяла Небо и Землю. И ангелы спускались по этому мосту за речной водой. Собранную влагу выливали в облака, проливавшиеся дождём на землю.
Есть и другой вариант: радуга — это искрящееся коромысло, которым древняя богиня плодородия черпает живительную воду из моря-океана и проливает её на поля. Коромысло прячут на небе, а разглядеть его можно только в ночное время в созвездии Большой Медведицы. Любопытно, что в славянских мифах объясняется не только сущность радуги, но и причины появления облаков и дождя.
Древние мифы и сказания, конечно, очень интересны, но с тех пор человечество сильно шагнуло вперёд, и теперь мы можем выяснить природу радуги уже с научной точки зрения.
Как появляется семицветный луч?
Для начала вспомним, что такое световой луч. Мы знаем, что луч представляет собой отрезки электромагнитной волны (частицы, летящие с огромной скоростью). Эти волны разные по длине и, соответственно, по цвету, но человек воспринимает их в одном потоке белого света. Единственная ситуация, когда человеческий глаз может «распознать» разные цвета — это попадание луча света на стекло или каплю воды.
Меньше всех отклоняются короткие волны красного цвета. Самые длинные волны у фиолетового цвета, он рассеивается сильнее всех. Соответственно остальные цвета находятся между волнами красного и фиолетового цветов. Мы видим лишь семь цветов, однако на самом деле оттенков гораздо больше, но они являются переходными и не так заметны.
Как возникает радуга?
Итак, теперь мы знаем, что в природе для появления радуги нужен свет и обильная влажность. Мы видим «коромысло» как раз после дождя (иногда и во время него) в солнечном свете. Также увидеть радугу можно в солнечный день у водоёмов, самая яркая — у водопада.
Однако иногда и погода солнечная, и дождь идёт, а радуги нет. Почему так происходит? Дело в том, что для того, чтобы увидеть радугу, должны быть соблюдены определённые условия. Во-первых, лучи света должны падать на капли под углом 42°. Во-вторых, наблюдатель должен стоять спиной к источнику света.
Радуга может быть разной степени яркости и ширины. Данные параметры зависят от величины капель: чем они крупнее, тем ярче будет «мостик».
Дуга или окружность?
А какой формы на самом деле радуга? Ведь мы всегда считали её дугой. Однако в данном случае ближе к правде оказались африканские мифы, считавшие радугу не полукругом, а кольцом. Действительно, настоящий радужный замкнутый круг мы можем увидеть из иллюминатора самолёта, а на земле мы, к сожалению, видим только его часть.
Раз радуга, два радуга.
А видели ли вы когда-нибудь несколько радуг одновременно? Это очень частое явление. Для нескольких «радужных мостов» нужно, чтобы световые лучи, пронзающие капли, отразились несколько раз.
Часто вместе с несколькими радугами можно различить и другое явление — полосу Александра (тёмная полоска неба между радужными «лесенками»).
Разновидности радуг
Но радуги бывают не только яркие и семицветные. Например, существует редкая туманная белая радуга. Выглядит она как широкая белая полоса, появляющаяся при проникновении света сквозь слабый туман. При этом туман должен состоять из капелек радиусом около 0,025 мм. Полоса радуги может быть не чисто белой, а с примесью оранжевого цвета с внешней стороны и фиолетового с внутренней.
Время радуги
Когда мы говорим про появление семицветного «коромысла», одним из условий его возникновения называем свет. Но свет есть не только днём. Так возможно ли рождение радуги в ночное время суток?
Ночного света луны вполне хватает для появления радуги. Он отражается от водяных капелек или водопада, образуя знакомые нам цвета. Однако в темноте человеческий глаз плохо различает эти цвета и принимает их за обычный белый свет. Наиболее видимой для людей лунная радуга становится во время полнолуния.
Собственная радуга
Если заметить естественную радугу никак не получается, то можно её сделать своими руками. Рассмотрим два простых способа.
Радуга в брызгах воды
Существует ещё более простой способ увидеть радугу.
1. Нам понадобятся: шланг с водой и место для проведения опыта (желательно двор на улице).
2. Ход работы:
Как запомнить цвета радуги?
Все мы знаем известную фразу для запоминания порядка цветов радуги: Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан. Но существует ещё несколько мнемонических (созданных для лучшего закрепления памяти) полезных фраз.
Радуга: что это такое, какая бывает и откуда берется?
Много тысячелетий люди гадали над причиной этого явления. Не найдя разумного объяснения цветным дугам на небе, наши предки связывали их с бесчисленным множеством поверий и легенд.
Кто не знает легенду, согласно которой в начале радуги непременно зарыт горшочек с золотом, который охраняет сказочный лепрекон? Однако в наше время все люди знают, что у появления радуги на небе есть научное объяснение. Итак, что же такое радуга? Какая она бывает, почему появляется и почему радуга разноцветная?
Откуда берется радуга?
Радуга — это достаточно частое природное явление, основанное на подсвечивании солнечным светом (или иным источником) большого количества водяных капель. Для возникновения радуги необходимы 2 компонента — свет и вода. Когда солнечный свет или иной источник проходит через маленькие капли воды, находящиеся в воздухе — возникает радуга.
Радуга также способна появляться на берегу водоёмов. Это происходит, когда солнечные лучи отражаются от водной поверхности. Радугу можно часто наблюдать после дождя или тумана.
У фонтана ее заметить легче всего, стоит лишь покрутиться немного, обойти фонтан и найти нужный ракурс. Любые рассеивающие источники воды, такие как поливальная машина или обычный шланг, способны вызвать радугу.
Почему появляется радуга и почему она разноцветная?
На самом деле солнечный свет не желтый, как мы привыкли думать. Солнечные лучи – это целая смесь цветов. Кроме того, лучи умеют сгибаться и преломляться, как вам наверное уже известно из школьного курса физики. Просто наши глаза не умеют преломлять цвета так, как это умеет делать призма.
При прохождении лучей через стеклянную призму солнечный свет разлагается на составные цвета. Кроме того, часть лучей преломляются сильнее, а другие слабее. В данном случае роль призмы выполняют воздух и вода.
Воздушно-водяная призма формирует радугу
7 цветов радуги
Свет, который выходит из призмы, формируется в изогнутую полосу различных цветов. Цвета идут в ней последовательно: начиная от красного, который преломляется меньше всего, заканчивая фиолетовым, который обладает наиболее сильной способностью к преломлению. Есть небольшой стишок — присказка, так называемая мнемоническая фраза, которая помогает запомнить порядок цветов в радуге:
К аждый О хотник Ж елает З нать Г де С идит Ф азан. Здесь К-красный, О-оранжевый, Ж-желтый, З-зеленый, Г-голубой, С-синий и Ф-фиолетовый
Таким образом, мы видим что в радуге есть 7 цветов. Почему мы видим радугу в форме дуги? Просто мы видим не всю радугу, а лишь ее часть. Немногие знают, что на самом деле это природное явление имеет форму окружности. Для того, чтобы увидеть круглую радугу, нужно подняться на большую высоту, например, на вершину горы или на последний этаж небоскрёба.
Вторичная радуга
Также в некоторых случаях можно увидеть сразу 2 радуги. Вторая менее яркая и находится вокруг основной. Такую радугу называют вторичной. Она возникает, когда солнечный свет отражается в каплях не один, а два раза.
Эта радуга во всех смыслах слабее чем основная, и всегда исчезает на несколько минут раньше. Она состоит из тех же цветов, что и основная, только они идут в обратном порядке.
Какая бывает радуга?
Итак, помимо обычной радуги бывает ещё несколько ее видов, причем они считаются довольно редкими и далеко не всем удается хотя бы раз в жизни их понаблюдать.
1. Перевёрнутая радуга
Перевёрнутая (околозенитная) радуга — одно из редчайших природных явлений. Для того, чтобы появилась перевёрнутая радуга, должно быть соблюдено три условия. Первое — на небе должны быть перистые облака (тонкие, нитеобразные полоски). Ну это не сложно, перистые облака мы наблюдаем довольно часто.
Перевернутая радуга
Второе условие — эти перистые облака должны содержать горизонтальные кристаллы льда. А вот это уже сложнее, такие кристаллы льда могут появляться лишь в зимнее время года после снегопада.
Третье условие — солнце должно находиться в зените (параллельно горизонту). Если эти три условия будут соблюдены — вашему взору предстанет редкая перевернутая радуга.
2. Лунная радуга
Эта радуга возникает ночью. В отличие от обычной, которая появляется благодаря солнцу, эту радугу создаёт лунный свет. Этот вид радуги возникает исключительно в полнолуние после ливня. Лунная радуга в несколько раз больше обычной, она занимает половину небосвода.
3. Огненная радуга
Если человек в первый раз увидит это удивительное явление, то не сразу поймёт, что перед ним радуга. Огненная радуга куда больше похожа на разноцветное северное сияние, чем на классическую радугу. Для появления этого необыкновенного атмосферного явления необходимы строгие условия:
Солнце должно находиться ровно на 58 градусах относительно горизонта, на небе должны быть перистые облака, содержащие шестиугольные кристаллы льда. Последнее и самое главное условие — грани всех кристаллов льда должны располагаться строго параллельно земле.
Огненная радуга – самый редкий вид радуги, за последние 20 лет в мире она появлялась всего 6 раз.
4. Белая радуга
Белая радуга
Этот вид радуги имеет мало общего с обычной. Она возникает, когда солнечные лучи проходят сквозь туман. Также иногда белая радуга возникает ночью, когда сквозь туман проходит лунный свет. Белая радуга представляет собой едва заметную белую дугу.
5. Зимняя радуга
Такая радуга возникает зимой, когда солнце отражается от снега и проходит сквозь частицы льда в воздухе. Эта радуга довольно необычна, так как она может иметь как форму угла, так и форму прямой линии, расположенной перпендикулярно к земле.
Кто первым определил, что такое радуга?
До сих пор точно нельзя сказать, кто первым смог найти объяснение радуге. Считается, что это сделал Рене Декарт, французский писатель и философ. Он поднимал вопрос возникновения различных природных явлений, в том числе и радуги в своей знаменитой книги «Рассуждение о методе», выпущенной в 1637 году.
Предполагается, что Декарт с помощью стеклянного шара с водой внутри, (который служил имитацией капли воды), обнаружил, что солнечные лучи преломляются и образуют радугу. Это произвело настоящий фурор в мире учёных.
Однако это лишь предположение. Ведь за 16 лет до открытия, которое совершил Декарт, другой известный голландский астроном и математик Виллеброрд Снелл открыл тот же закон о преломлении света. Снелл написал диссертацию по этой теме, однако из-за болезни не смог поделиться ей с научным сообществом, и вскоре скончался.
Диссертация Снелла была найдена лишь через 80 лет после его гибели. В этот момент разразился настоящий скандал. Английские учёные обвиняли Рене Декарта в том, что он каким-то образом получил доступ к материалу Снелла и выдал его за свой. Французские учёные в свою очередь утверждали, что Снелл никогда не писал никакой диссертации, и её просто подкинули в его вещи англичане.
Этот спор длился не один год и в конечном итоге закон о преломлении света в одной половине европейских стран был назван законом Снелла, а в другой половине законом Декарта. Таким образом, до сих пор полмира считает, что объяснение радуге нашёл Виллеброрд Снелл, а другая половина верна Рене Декарту.
Ну а кто прав в своих суждениях, мы, увы, никогда уже не узнаем.
Почему радуга всегда имеет форму дуги?
Когда мы думаем о радуге, мы представляем себе ослепительные цвета, выходящее из-за туч солнце после дождя и зарытые горшочки с золотом. Дугообразная форма радуги привела к тому, что в преданиях многих древних культур, от Африки до Европы, ее сравнивали, как это ни удивительно, со змеей, которая также может сгибаться дугообразно. В одной африканской сказке радуга — это гигантская змея, которая после дождя выходит на поверхность полакомиться, а неудачника, оказавшегося на пути падающей радуги, она просто проглатывает, как удав мышь.
На самом деле радуга — это игра света, а не материальный объект. Она появляется только тогда, когда для этого создаются подходящие условия. Солнечный свет должен светить вам в спину, а капли дождя падать где-то впереди. (Поскольку для образования радуги нужен яркий солнечный свет, это означает, что ливень уже ушел дальше или вообще прошел стороной, а вы стоите к нему лицом.)
Проходя сквозь капли дождя, свет преломляется (отклоняется в сторону), поскольку вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Известно, что белый цвет состоит из семи основных цветов — красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Эти цвета имеют разную длину волны, и капля преломляет каждую волну в разной степени, когда солнечный луч проходит через нее. Таким образом, волны различной длины и, значит, цвета выходят из капли уже в слегка отличающихся направлениях. То, что вначале было единым пучком лучей, теперь рассыпалось на свои естественные цвета, каждый из которых путешествует своим путем.
Цветные лучи, ударившись о внутреннюю стенку капли и еще больше изогнувшись, даже могут выйти наружу через ту же сторону, что и вошли. И в результате вы видите, как радуга рассыпала по небу свои цвета дугой.
Каждая капля отражает все цвета. Но с вашего фиксированного положения на земле вы воспринимаете только определенные цвета от определенных капель. Наиболее четко капли отражают красный и оранжевый цвета, поэтому они доходят до ваших глаз от самых верхних капель. Голубой и фиолетовый отражаются хуже, поэтому их вы видите от капель, расположенных чуть ниже. Желтый и зеленый отражают капли, которые находятся посередине. Сложите все цвета вместе — и вы получите радугу.
Почему радуга изогнута? Потому что капли, образующие ее, также изогнуты. Каждая капля — это маленький круглый шарик с резко закругленной поверхностью, поэтому свет, выходящий из капли, просто отражает ее изогнутую поверхность. Дуга радуги — это всего лишь отрезок световой окружности, в центре сектора обзора которого находится наблюдатель, то есть вы. И чем выше вы стоите, тем более полной будет радуга.