Чому веселка має форму дуги? Додати свою ціну до бази Коментар. Старт у науці Чому дорівнює радіус веселки

Люди давно задавались цим питанням. У деяких міфах Африки веселка – це змія, яка охоплює землю кільцем. Але тепер ми знаємо, що веселка - це оптичне явище - результат заломлення променів світла в крапельках води під час дощу. Але чому ми бачимо веселку саме у формі дуги, а не, наприклад, у формі вертикальної кольорової смуги?

Форма веселки визначається формою крапельок води, в яких заломлюється сонячне світло. А крапельки води - більш-менш сферичні (круглі. Проходячи через краплю і заломлюючись в ній, пучок білих сонячних променів перетворюється на серію кольорових вирв, вставлених одна в іншу, звернених до спостерігача. Зовнішня вирва червона, в неї вставлена ​​помаранчева, жовта, далі йде зелена і т. д., закінчуючи внутрішньою фіолетовою, так що кожна окрема крапля утворює цілу веселку.
Звісно, ​​веселка від однієї краплі слабка, й у природі її неможливо побачити окремо, оскільки крапель у завісі дощу багато. Веселка, яку ми бачимо на небосхилі, утворена міріадами крапель. Кожна крапля створює серію вкладених одна в іншу кольорових вирв (або конусів. Але від окремої краплі в веселку потрапляє тільки один кольоровий промінь. Око спостерігача є загальною точкою, в якій перетинаються кольорові промені від безлічі крапель. Наприклад, всі червоні промені, що вийшли з різних крапель, але під одним і тим же кутом і спостерігачеві, що потрапили в око, утворюють червону дугу веселки, також утворюють дуги всі помаранчеві та інші кольорові промені, тому веселка кругла.



Ми звикли спостерігати веселку як дугу. Насправді ця дуга лише частиною різнокольорового кола є. Цілком це природне явище можна спостерігати лише на великій висоті, наприклад, з борту літака.

Коли на землю падають останні дощові краплі, і на небі з'являється веселка, ти, дивлячись на неї, думаєш: а чому це відбувається? Звідки береться на небі красива дуга з різнокольорових смуг? Відповісти це питання допоможе наука фізика, яка вже неодноразово давала тобі відповіді багато складні питання.

Райдуга - незвичайне явище природи. І хоча ми бачимо її досить часто, щоразу радіємо її появі та красі. Веселка з'являється відразу, як тільки хмара починає йти, і її місце у висоті займає сонце. Виходить, що якийсь час дощ видно людям наче «збоку». Промені сонця освітлюють дощову хмару і, проходячи крізь краплі дощу, змінюють свій колір. Справа в тому, що сонячні промені зовсім не білі й однакові, як нам здається. Всі вони мають різну довжину, а кожній довжині відповідає своє «забарвлення». Тому веселка і бачиться нам такою різнобарвною.

Але колір веселки буває яскравим, а буває ледь помітним. І це залежить від розміру дощових крапель. Якщо краплі великі, кольори веселки будуть яскравими. Якщо дрібні – небесна дуга буде видно погано. У минулому люди не могли пояснити появу веселки. І важко було знайти людину, яка б залишалася до неї байдужою. Тому існує так багато легенд та повір'їв, пов'язаних із веселкою. Стародавні слов'яни, дивлячись на веселку, пророкували погоду. Якщо веселка була низькою та широкою, народ очікував негоду. А висока та вузька – обіцяла гарну погоду.

В Англії вважається гарною прикметою побачити веселку і одразу загадати бажання. А в Ірландії і сьогодні вірять, що там, де веселка втикається в землю, знаходиться скарб із золотом. Ти, звичайно, досить розумна людина, і не віриш у золоті скарби. І розумієш, що потрапити туди, де веселка стикається із землею, ніяк не можна.

А цікаво тобі, чому ми бачимо лише частину веселки? Давай поговоримо про це. Ти, мабуть, уже помітив, що не можна спостерігати одночасно і сонце, і веселку. Адже веселка – це віддзеркалення сонячних променів. З землі видно лише частину небесної дуги. Але чим вище буде підніматися людина, наприклад, на гору, тим більше веселка буде схожа на коло. А з ілюмінатора літака ти колись зможеш побачити круглу веселку!

Чому веселка напівкругла? Люди давно задавались цим питанням. У деяких міфах Африки веселка – це змія, яка охоплює Землю кільцем. Але тепер ми знаємо, що веселка - це результат переломлення променів світла в крапельках води під час дощу. Але чому ми бачимо веселку саме у формі дуги, а не, наприклад, у формі вертикальної кольорової смуги?

Двоє людей, що стоять поруч, бачать кожен свою веселку! Тому що в кожен момент веселка утворена заломленням сонячних променів у нових та нових краплях. Краплі дощу падають. Місце краплі, що впала, займає інша і встигає послати свої кольорові промені в веселку, за нею наступна і так далі.

Вид веселки – ширина дуг, наявність, розташування та яскравість окремих колірних тонів, положення додаткових дуг – дуже сильно залежать від розміру крапель дощу. Чим більше краплі дощу, тим вже й яскравіше виходить веселка. Характерним для великих крапель є наявність насиченого червоного кольору в основній веселці. Численні додаткові дуги також мають яскраві тони і безпосередньо, без проміжків, примикають до основних веселок. Чим краплі дрібніші, тим веселка стає ширшою і бляклою з помаранчевим або жовтим краєм. Додаткові дуги далі відстоять один від одного і від основних веселок. Таким чином, на вигляд веселки можна приблизно оцінити розміри крапель дощу, що утворили цю веселку.

Вид веселки залежить і від форми крапель. При падінні у повітрі великі краплі сплющуються, втрачають свою сферичність. Чим сильніше сплющування крапель, тим менше радіус утвореної ними веселки.

Небесна веселка – це гарне і водночас складне фізичне явище, яке можна спостерігати після дощу або під час туману, якщо світить сонце. З веселкою пов'язано безліч стародавніх повір'їв і міфів у різних народів, але в Русі за старих часів по ній пророкували погоду. Вузька і висока веселка віщувала хорошу погоду, а широка та низька – негода.

Веселка є метеорологічним явищем, яке виникає в небі. Це величезна дуга, що складається із різних кольорів. Виникненню веселки сприяє високий вміст вологи повітря, що зазвичай відбувається після дощу чи туману. Різнобарвна дуга з'являється завдяки заломленню сонячного світла у краплях води, які у атмосфері як пара. Краплі по-різному заломлюють світло, це залежить від довжини світлової хвилі. Наприклад, найдовші хвилі у червоного кольору, тому цей колір увінчує колірний спектр веселки, він належить найширшій дузі. Потім червоний колір за спектром плавно переходить в помаранчевий, далі в жовтий і т.д. . Метод розкладання білого сонячного світла колірний спектр називається «дисперсією». При дисперсії показник заломлення світла залежить від довжини світлової хвилі. В оптиці явище веселки називається «каустикою». Каустика – це світлова крива лінія різноманітної форми, у разі – півколо чи дуга. Різнобарвні промені, з яких складається веселка, йдуть паралельно друг другу, не сходячись, тому можна спостерігати колірний перехід, властивий їй, на всьому протязі веселки. З дитинства всім знайомі віршики та приказки, які допомагають запам'ятати кольори веселки. Наприклад, приказку «кожен мисливець хоче знати, де сидить фазан» знає кожен школяр. Однак насправді, колірний спектр веселки складається не з семи кольорів, їх набагато більше. Основні кольори переходять один в одного через велику кількість відтінків та проміжних кольорів. Слід додати, що явище веселки людина може спостерігати лише під час сонячного світла. Одночасно бачити веселку та світило неможливо, сонце завжди залишається позаду. При цьому чим вище знаходиться спостерігач (на піднесенні або в літаку), тим більше видима форма веселки наближається до кола.

Чому веселка кругла та купол неба. ЧОМУ РАДУГА МАЄ ФОРМУ ДУГИ?

Чому веселка напівкругла? Люди давно задавались цим питанням. У деяких міфах Африки веселка – це змія, яка охоплює Землю кільцем. Але тепер ми знаємо, що веселка - це оптичне явище - результат заломлення променів світла в крапельках води під час дощу. Але чому ми бачимо веселку саме у формі дуги, а не, наприклад, у формі вертикальної кольорової смуги?

Форма веселки визначається формою крапельок води, в яких заломлюється сонячне світло. А крапельки води – більш-менш сферичні (круглі). Проходячи через краплю і заломлюючись у ній, пучок білих сонячних променів перетворюється на серію кольорових вирв, вставлених одна в одну, звернених до спостерігача. Зовнішня вирва червона, в неї вставлена ​​оранжева, жовта, далі йде зелена і т. д., закінчуючи внутрішньою фіолетовою. Таким чином, кожна окрема крапля утворює цілу веселку.

Звісно, ​​веселка від однієї краплі слабка, й у природі її неможливо побачити окремо, оскільки крапель у завісі дощу багато. Веселка, яку ми бачимо на небосхилі, утворена міріадами крапель. Кожна крапля створює серію вкладених одна в одну кольорових вирв (або конусів). Але від окремої краплі до веселки потрапляє лише один кольоровий промінь. Око спостерігача є загальною точкою, в якій перетинаються кольорові промені від безлічі крапель. Наприклад, всі червоні промені, що вийшли з різних крапель, але під тим самим кутом і потрапили в око спостерігачеві, утворюють червону дугу веселки. Також утворюють дуги всі оранжеві та інші кольорові промені. Тому веселка кругла.

Двоє людей, що стоять поруч, бачать кожен свою веселку! Тому що в кожен момент веселка утворена заломленням сонячних променів у нових та нових краплях. Краплі дощу падають. Місце краплі, що впала, займає інша і встигає послати свої кольорові промені в веселку, за нею наступна і так далі.

Вид веселки – ширина дуг, наявність, розташування та яскравість окремих колірних тонів, положення додаткових дуг – дуже сильно залежать від розміру крапель дощу. Чим більше краплі дощу, тим вже й яскравіше виходить веселка. Характерним для великих крапель є наявність насиченого червоного кольору в основній веселці. Численні додаткові дуги також мають яскраві тони і безпосередньо, без проміжків, примикають до основних веселок. Чим краплі дрібніші, тим веселка стає ширшою і бляклою з помаранчевим або жовтим краєм. Додаткові дуги далі відстоять один від одного і від основних веселок. Таким чином, на вигляд веселки можна приблизно оцінити розміри крапель дощу, що утворили цю веселку.

Вид веселки залежить і від форми крапель. При падінні у повітрі великі краплі сплющуються, втрачають свою сферичність. Чим сильніше сплющування крапель, тим менше радіус утвореної ними веселки.

Ми звикли спостерігати веселку як дугу. Насправді ця дуга є лише частиною різнокольорового кола. Цілком це природне явище можна спостерігати лише на великій висоті, наприклад, з борту літака.

Існує така група оптичних явищ, яка називається гало. Вони викликані заломленням світлових променів крихітними кристаликами льоду в перистих хмарах та туманах. Найчастіше гало утворюються навколо Сонця чи Місяця. Ось приклад такого явища – сферична веселка навколо Сонця:

Веселка – це атмосферне явище. Вона з'являється в небі до або після дощу, її можна побачити біля водоспаду або над бризками біля фонтану. Виглядає вона по-різному - буває дугою, іноді у вигляді кола або бризок. Щоб після дощу з'явилася веселка, необхідне сонячне світло.

Уявіть собі, що веселка – це один сонячний промінь. Зазвичай сонячні промені невидимі, оскільки розсіюються повітрям. Денне сонячне світло часто називається білим. Насправді, відчуття білого світла викликане шляхом змішування таких кольорів, як червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий. Це поєднання кольорів називається сонячним спектром, їхня сукупність і дає білий колір.
Зелене листя, блакитне небо, яскраві фарби природи - це все заломлення сонячних променів, які, проходячи через тонкий шар атмосфери, відображають складові білого кольору.
Поняття про спектральний склад білого кольору ввів Ісаак Ньютон. Він провів досвід, коли промінь від джерела світла був пропущений через вузьку щілину, за якою вміщено лінзу. З неї пучок світла перенаправлявся на призму, де заломлювався і розпадався на складові.
Згадайте, що призма – це багатогранник із основою, сторони якого утворюють об'ємну фігуру. Крапля води – це справжня призма. Потрапляючи крізь неї, промінь сонця переломлюється і перетворюється на веселку.
Розщеплюється сонячне світло по-різному, тому що кожна хвиля спектра має свою довжину. Відмінною особливістю є і те, що два спостерігачі, що стоять поруч, побачать кожен свою веселку.
Ефект станеться через те, що краплі не можуть бути однаковими, а розташування кольорів, їх яскравість, ширина дуг веселки безпосередньо залежать від розміру та форми крапель.
Якщо ви хочете побачити веселку у всій красі, необхідно, щоб сонце світило вам у спину. Веселка буде яскравішою і насиченішою, якщо світло заломлюється через великі краплі, якщо вони дрібні, дуги будуть ширшими, але їх колір менш яскравим. Буває так, що при падінні краплі дощу стають сплющеними, у цьому випадку радіус веселки буде маленьким. Якщо краплі при падінні витягнуть, то веселка буде високою, але її кольори бліді.

Веселка – одне з найдивовижніших явищ природи. Над сутністю цього явища люди замислювалися з давніх-давен. Веселка є супутницею дощу. Час її появи залежить від переміщення хмари, що дає зливові опади. Райдуга може виникнути як перед дощем, так і в процесі випадання опадів або після закінчення процесу.

Що таке веселка?
Зазвичай веселка є кольорову дугу з кутовим радіусом 42°. Дуга проглядається на тлі дощової завіси або смуг падіння дощу, що не завжди досягають поверхні землі. Веселка спостерігається в тому боці небосхилу, яка протилежна сонцю, при цьому сонце не закривається хмарами. Найчастіше такі умови створюються влітку, під час про «грибних» дощів. Центром веселки є антисолярна точка – ця точка діаметрально протилежна Сонцю. У веселці розрізняються сім кольорів, крім того, веселку можна побачити біля фонтану або водоспаду, на тлі завіси крапель поливальної установки.

Звідки ж береться дивовижне барвисте світло, що виходить від веселки? Джерелом веселки є розкладене на компоненти сонячне світло. Це світло переміщається по небосхилу таким чином, що бачиться вихідною від тієї частини небосхилу, яка протилежна Сонцю. Основні особливості веселки правильно пояснює створена понад 300 років тому теорія Декарта-Ньютона.

Предмет, здатний розкласти промінь світла на складові, називається призмою. Якщо говорити про веселку, то роль призми виконують краплі дощу. Веселка - це великий вигнутий спектр або променя світла смуга кольорових ліній, що проходить через дощові краплі променя світла. Кольори йдуть у такому порядку, якщо рахувати від зовнішнього радіусу до внутрішнього (досить просто запам'ятати цей спектр, вивчивши просту фразу-акростоха: «Кожен мисливець бажає знати, де сидить фазан», тут перша літера кожного слова відповідає першій літері кольору):

Кожен – Червоний;

Мисливець – Помаранчевий;

Бажає – Жовтий;

Знати – Зелений;

Де – Блакитний;

Сидіт – Синій;

Фазан – Фіолетовий.

Райдугу можна побачити в той час, коли паралельно зі зливою світить Сонце. Щоб її побачити, потрібно бути строго між Сонцем та дощем. При цьому Сонце має бути позаду, а дощ – попереду.

Швидка відповідь: всього у веселці 7 кольорів.

Що таке веселка? Це оптичне явище, яке можна спостерігати при освітленні Сонцем (а в деяких випадках і Місяцем) великої кількості водяних крапель (йдеться про туман або воду). Веселка являє собою коло у вигляді дуги, що має сім кольорів спектру: синій, фіолетовий, зелений, блакитний, оранжевий, жовтий та червоний. Варто зауважити, що Сонце в момент спостереження веселки завжди знаходиться за спиною спостерігача, тому бачити їх обоє одночасно не можна, хіба що за допомогою спеціального обладнання.

Звідки береться це оптичне явище? Воно виникає в результаті заломлення світла в крапельках води, що ширяють в атмосфері. Крапельки мають властивість по-різному відхиляти світло різних кольорів. Білий колір розкладається у спектр, у результаті відбувається дисперсія світла - заломлення речовини, що залежить від частоти чи фазової швидкості світла. Грубо кажучи, сонячний колір проходить через дрібні крапельки води, переломлюється і видно людському оку як відразу кілька квітів.

Існують два види веселки – первинна та вторинна. У першому випадку світло всередині краплі відбивається лише один раз, відтінки в цьому випадку є досить яскравими. У другому випадку світло відображається двічі і кольори, які приймають наші очі, вже не такі яскраві. Буває також веселка і третього, і навіть четвертого порядку, проте ніхто протягом кількох століть на власні очі не спостерігав це диво природи.

Варто зазначити, що кольори у веселці розташовані в тій послідовності, що відповідає спектру видимого світла. Для їх запам'ятовування в деяких країнах навіть придумали такі собі віршики та фрази. Росія винятком не стала. У нашій країні використовуються одразу кілька фраз, ось вони:

• Якось Жак-дзвонар головою зламав ліхтар.

• Кожен мисливець хоче знати, де сидить фазан.

• Крот вівці, жирафу, зайчику блакитні зшив фуфайки.

• Кожен оформлювач бажає знати, де завантажити фотошоп.

• Ким відчувається жорстокий брязкіт гонгу опору фатальності?

• Кварк оточує спекотну завісу глюонів, що утворюють флюїди.

Неважко здогадатися, що початкова літера кожного слова означає початкову літеру кольору:

• Як – червоний.

• Якось – помаранчевий.

• Жак – жовтий.

• Звонар – зелений.

• Головою – блакитний.

• Зламав – синій.

• Ліхтар – фіолетовий.

Веселка - це дивовижне та неймовірно красиве метеорологічне та оптичне природне явище. Його можна спостерігати переважно після дощу, коли вигляне сонце. Воно-то і є причиною того, що ми можемо побачити на небі це чудове явище, а також розрізнити кольори веселки, розташовані по порядку.

Причини виникнення

Веселка утворюється через те, що світло, що виходить від сонця або іншого джерела, переломлюється в крапельках води, повільно падаючих на землю. З їх допомогою біле світло "ламається", утворюючи кольори веселки. По порядку вони розташовані через різні ступені відхилення світла (наприклад, червоне світло відхиляється на менше градусів, ніж фіолетовий). Причому веселка може з'являтися також завдяки місячному світлу, але нашому оку дуже складно розрізнити її при слабкому освітленні. При освіті кола, яку формує " небесний міст " , центр завжди перебуває в прямий, що проходить через Сонце чи Місяць. Для тих, хто спостерігає це явище із землі, цей "міст" представляється у вигляді дуги. Але що вище точка огляду, тим веселка бачиться повніше. Якщо ж спостерігати її з гори або з повітря, вона може постати перед очима у вигляді цілого кола.

Порядок кольорів веселки

Багато хто знає фразу, що дозволяє запам'ятати те, в якому порядку кольори веселки розташовані. Для тих, хто не знає або не пам'ятає, нагадаємо те, як звучить цей рядок: "Кожен Мисливець Бажає Знати Де Сидить Фазан" (до речі, зараз існує безліч аналогів цьому відомому моностиху, більш сучасних, а іноді і дуже веселих). Кольори веселки по порядку: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій та фіолетовий.

Своє місцезнаходження ці кольори не змінюють, відбиваючи у пам'яті споконвічний вигляд такого неймовірно красивого явища. Райдуга, яку ми часто спостерігаємо, є первинною. При її освіті біле світло зазнає лише одне внутрішнє відображення. У такому разі червоне світло знаходиться зовні, як ми звикли бачити. Однак може утворитися і вторинна веселка. Це досить рідкісне явище, у якому біле світло двічі відбивається у краплях. У такому разі кольори веселки по порядку вже розташовані у зворотному напрямку (від фіолетового до червоного). При цьому частина неба, яка знаходиться між цими двома дугами, стає темнішою. У місцях, що мають дуже чисте повітря, можна спостерігати навіть "потрійну" веселку.

Незвичайні веселки

Крім усім звичної веселки у формі дуги, можна спостерігати й інші її форми. Наприклад, можна спостерігати місячні веселки (але людському оку їх складно вловити, при цьому світіння від місяця має бути дуже яскравим), туманні, кільцеві (про ці явища вже згадувалося вище) і навіть перевернуті. До того ж веселку можна спостерігати й узимку. У цей час року вона іноді виникає через сильні морози. Але деякі з цих феноменів до "небесних мостів" жодного стосунку не мають. Дуже часто за веселку помилково приймають (так називається кільце, що світиться, що утворюється навколо певного об'єкта).

Веселка змусить усміхнутися будь-якої людини! Особливо велика, що розтяглася на все небо. Або маленька, яка влаштувалась у настільному фонтані – така своя, ручна. Від чого залежить, якого розміру зросте веселка і що це взагалі таке? Читайте підказки на схемі, щоб розібратися.

1. Веселка – це оптична ілюзія. Вона виникає, коли крапельки води (дощ, туман чи бризки від водоспаду) висвітлюються сонцем. Бувають і місячні веселки (на фото одна з таких) їх можна спостерігати вночі.

2. Потрапляючи в краплю, світло двічі переломлюється на межі повітря і води і відбивається від задньої стінки краплі, повертаючись під кутом приблизно 42 градуси до світла. Коефіцієнт заломлення світла з різною довжиною хвилі трохи відрізняється, тому промені різних кольорів виходять із краплі під різними кутами. Так біле світло перетворюється на веселку.

3. Ілюзію веселки виробляють ті краплі, які опиняються на перетині сонячних променів та лінії погляду спостерігача. У всіх веселок на світі однаковий кутовий розмір – 42 градуси.

4. Лінійний радіус веселки залежить від відстані між спостерігачем та краплями води. Наприклад, веселка, що виникла з відривом 5 метрів від людини, матиме радіус приблизно 4,5 метра (5 метрів, помножені на тангенс 42°).

5. Центр веселки знаходиться в антисонячній точці - на прямій, що сполучає спостерігача та сонце. Площина веселки перпендикулярна до цієї прямої. Антисонячна точка уявна і може бути під землею. До речі, в ясний день світило здатне створювати не тільки ілюзорні, але й ефекти, що цілком відчутні, наприклад .

Діти вірять, що веселка – це відчутний об'єкт. Наприклад, дорога, якою можна піднятися до хмар. Пізніше дитячі мрії розбиваються про нудну науку, виявляється, що ні торкнутися веселки, ні пройтися нею не вдасться. Але можна виміряти її розміри!

Ми продовжуємо серію публікацій, підготовлених інтерактивним науково-популярним блогом «Поясню за дві хвилини». Блог розповідає про прості та складні речі, які щодня нас оточують і не викликають жодних питань рівно доти, поки ми про них не замислюємося. Наприклад, там можна дізнатися, як довго летіти на Марс та на які дати брати квитки.

1. Веселка – це оптична ілюзія. Вона виникає, коли крапельки води (дощ, туман чи бризки від водоспаду) висвітлюються сонцем. Бувають і місячні веселки (на фото одна з таких) їх можна спостерігати вночі.

2. Потрапляючи в краплю, світло двічі переломлюється на межі повітря і води і відбивається від задньої стінки краплі, повертаючись під кутом приблизно 42 градуси до світла. Коефіцієнт заломлення світла з різною довжиною хвилі трохи відрізняється, тому промені різних кольорів виходять із краплі під різними кутами. Так біле світло перетворюється на веселку.

3. Ілюзію веселки виробляють ті краплі, які опиняються на перетині сонячних променів та лінії погляду спостерігача. У всіх веселок на світі однаковий кутовий розмір – 42 градуси.

4. Лінійний радіус веселки залежить від відстані між спостерігачем та краплями води. Наприклад, веселка, що виникла з відривом 5 метрів від людини, матиме радіус приблизно 4,5 метра (5 метрів, помножені на тангенс 42°).

5. Центр веселки знаходиться в антисонячній точці - на прямій, що сполучає спостерігача та сонце. Площина веселки перпендикулярна до цієї прямої. Антисонячна точка уявна і може бути під землею. До речі, в ясний день світило здатне створювати не тільки ілюзорні, але й ефекти, що цілком відчутні, наприклад повітряні ями.

Загальна фізична картина веселки була чітко описана Марком Антонієм де Домінісом(1611). На підставі досвідчених спостережень він прийшов до висновку, що веселка виходить в результаті відображення від внутрішньої поверхні краплі дощу та дворазового заломлення - при вході в краплю та при виході з неї.

Рене Декартдав повніше пояснення веселки у своїй праці "Метеори" у розділі "Про веселку" (1635)

Ісаак Ньютону трактаті "Оптика або Трактат про відображення, заломлення, згинання і кольори світла" доповнив теорію веселки щодо кольорів веселки та пояснив механізм утворення вторинної веселки.

Повна теорія веселки з урахуванням дифракції світла, яка залежить від співвідношення довжини хвилі світла та розміру краплі, була побудована лише у ХІХ столітті Дж.Б. Ері(1836) та Дж.М. Пернтером (1897).

Систему квітів сонячного променя, що розпалося, Ньютон назвав спектром- Від лат. spectrum - уявлення, бачення, привид.

У веселці Ньютон виділяв 7 кольорів.
Багатобарвний спектр веселки безперервний!)

Чому кольори веселки розташовуються у суворій послідовності?
Кожен кольоровий промінь має власний кут зламу. У фіолетового, що займає нижнє положення в спектрі, цей кут найменший.

Кожен із нас бачить свою власну «персональну» веселку.
Коли ви дивитесь на веселку, то бачите світло заломлене від одних крапель дощу, а людина, що стоїть поряд з вами, дивиться на ту саму веселку і бачить світло, відбите від інших крапель дощу.

Центр кола, що описується веселкою, лежить на прямій, що проходить через спостерігача та Сонце, причому Сонце завжди за спиною спостерігача.

Який радіус веселки?
Райдуга - це оптичний ефект, що отримується внаслідок заломлення сонячних променів у краплях атмосферної вологи.
Ці краплі можуть бути від нас на різній відстані. Підраховано, що висота веселки становить приблизно 0,9 відстані від очей спостерігача. Так як веселка нам бачиться півколом, цю величину можна вважати радіусом уявного кола, в яке веселка могла бути замкнена.

Чи є початок і кінець у веселки?
В ідеальних умовах у польоті літаком або з високої гори можна побачити веселку як замкнуту криву, яка оточує точку, діаметрально протилежну Сонцю.

Коли Сонце піднімається вище 42 градуси над горизонтом, веселка з поверхні Землі не видно.

Яскравість веселкизалежить від величини дощових крапель. Якщо вони великі (діаметром 1-2 мм) – веселка дуже яскрава.

Подвійна веселка
пояснюється тим, що сонячні промені двічі відбиваються в краплях, що знаходяться вище крапель, що формують звичайну веселку. При цьому верхня веселка завжди менш яскрава, ніж основна, а кольори в ній розставлені у зворотному порядку.
Рідше зустрічається потрійна і навіть веселка із чотирьох дуг!
При цьому додаткові веселки розташовуються лише над центральною частиною основних веселок і зникають при переході останніх у вертикальне положення.

Відстань між двома веселками називається темна смуга Олександра. Він названий на честь давньогрецького філософа Олександра Афродісійського, який першим описав це явище в 200г. н.е.

Нічна веселка - Місячна веселка
Місячна веселка є рідкісним явищем по заломленню місячного світла. Ми бачимо цю веселку як білу, хоча в ній присутні всі кольори.

Вогняна веселка- один з різновидів "галО" - оптичного ефекту у вигляді кільця, що світиться навколо сонця, який переважно з'являється в області перистих хмар: дрібні крижинки відображають падаюче світло і "запалює" хмари, забарвлюючи їх у різні кольори.

Райдуга – одне з небагатьох природних явищ, яке людина навчилася відтворювати.
Штучні веселкиможна побачити поряд з водоспадами та фонтанами. Вони з'являються на тлі дрібних крапельок, що розбризкуються установкою.

Розрахунки за формулами дифракційної теорії, виконані для різних крапель

розміру, показали, що весь вид веселки - ширина дуг, наявність, розташування та

яскравість окремих колірних тонів, положення додаткових дуг дуже сильно

залежить від розміру крапель дощу. Наведемо основні характеристики зовнішнього

виду веселки для крапель різних радіусів.

Радіус крапель 0,5-1 мм. Зовнішній край основної веселки яскравий,

темно-червоний, за ним йде світло-червоний і далі чергуються всі кольори веселки.

Особливо яскравими здаються фіолетовий та зелений. Додаткових дуг багато (до

п'яти), у них чергуються фіолетово-рожеві тони із зеленими. Додаткові дуги

безпосередньо примикають до основних веселок.

Радіус крапель 0,25 мм. Червоний кран веселки став слабшим. Інші кольори

видно, як і раніше. Декілька фіолетово-рожевих додаткових дуг змінюються

зелений.

Радіус крапель 0,10-0,15 мм. Червоного кольору в основній веселці більше нема.

Зовнішній край веселки помаранчевий. В іншому веселка добре розвинена.

Додаткові дуги стають все більш жовтими. Між ними між основною

веселкою та першою додатковою з'явилися просвіти.

Радіус крапель 0,04-0,05 мм. Веселка стала помітно ширша і блідіша, Зовнішній

край її блідо-жовтий. Найяскравішим є фіолетовий колір. Перша

додаткова дуга відокремлена від основної веселки досить широким проміжком,

колір її білястий, трохи зеленуватий і білувато-фіолетовий.

Радіус крапель 0,03 мм. Основна веселка ще ширша з дуже слабо

пофарбованим трохи жовтуватим краєм, містить окремі білі смуги.

Радіус крапель 0,025 мм і менше. Веселка стала зовсім білою. Вона приблизно

вдвічі ширше звичайної веселки і має вигляд блискучої білої смуги. Усередині неї

можуть бути додаткові фарбовані дуги, спочатку блідо-блакитні або зелені,

потім білувато-червоні.

Таким чином, на вигляд веселки можна приблизно оцінити розміри крапель дощу,

що утворили цю веселку. Загалом, чим більше краплі дощу, тим веселка

виходить вже і яскравіше, особливо характерним для великих крапель

наявність насиченого червоного кольору в основній веселці. Численні

додаткові дуги також мають яскраві тони та безпосередньо, без

проміжків, що примикають до основних веселок. Чим краплі дрібніші, тим веселка

стає ширшою і бляклою з помаранчевим або жовтим краєм.

Вид веселки залежить і від форми крапель. При падінні у повітрі великі краплі

сплющуються, втрачають свою сферичність. Вертикальний переріз таких крапель

наближається до еліпсу. Розрахунки показали, що мінімальне відхилення червоних

променів при проходженні через сплющені краплі радіусом 0,5 мм становить 140 °.

Тому кутовий розмір червоної дуги буде не 42 °, а тільки 40 °. Для більш

великих крапель, наприклад, радіусом 1,0 мм, мінімальне відхилення червоних

променів становитиме 149°, а червона дуга веселки матиме розмір 31°, натомість

42 °. Таким чином, чим сильніше сплющування крапель, тим менший радіус.

утвореної ними веселки.

Розгаданий „секрет” додаткових дуг!

А. Фразер, розглянувши одночасно вплив розміру та форми крапель на вигляд

веселки, зумів розкрити «секрет» виникнення додаткових дуг. Як тільки що

було сказано, зменшення розміру переважаючих крапель і сплющування великих

діють у протилежних напрямках. Що ж пересилить? Коли та яке

вплив буде переважним?

Наочною ілюстрацією взаємодії обох факторів та спільного їх впливу

на вигляд веселки є рис. 3 аі б, складені А. Фразером,

на підставі розрахунків: На цих малюнках показано розподіл інтенсивності

світла в основній веселці та додаткових дугах залежно від розміру крапель.

Складна хвилеподібна поверхня на передньому плані. а)

складена з багатьох індивідуальних кривих. Кожна крива дає розподіл

і інтенсивність світла у веселці від однієї краплі. Кожна п'ята крива проведена

потовще, цифри праворуч означають радіус краплі, що відповідає кривій,

міліметрів. Всі криві починаються зліва з дуже малої інтенсивності (поза

веселка), потім швидко піднімаються до максимуму між 138° та 139° (перша

веселка). Наступний гребінець праворуч - перша додаткова дуга, за нею друга

додаткова дуга і т. д. Відстань між дугами, як видно з малюнка,

швидко зменшується зі збільшенням радіуса крапель. Це дія першого фактора.

Веселка стає вузькою зі збільшенням розміру крапель.

Верхня крива S - це результуюча додавання вкладів крапель всіх розмірів.

Вона характеризує розподіл інтенсивності світла в остаточній веселці,

яку ми бачимо.

137 138 139 140 141 142

Кутова відстань від Сонця

137 138 139 140 141 142

Кутова відстань від Сонця

Рис. 3. Розподіл інтенсивності світла в основній веселці та додаткових

дуги в залежності від розміру крапель.

а - без урахування сплющування крапель; б - з урахуванням сплющування крапель. S -

сумарна крива.

На рис.3 бпоказані ті ж криві, але тепер враховано вплив сплющування

крапель, тим більше сильне, чим більше краплі. Індивідуальні криві для великих

сплющених крапель зміщені у бік великих мінімальних кутів відхилення від

Сонце (або, що те саме, у бік зменшення радіусів веселка), і в результаті

вся хвилеподібна поверхня виявилася вигнутою вправо (індивідуальні

максимуми пішли праворуч). Це призвело до того, що на результуючій сумарній

кривою з'явилися, крім основної веселки, ще додаткові дуги, на кутових

відстанях від Сонця: перша -140,5 °, друга -141,3 °, третя - 142,4 °,

четверта-142,5 °.

Додаткові дуги видно лише поблизу вершини основної веселки, оскільки вони

утворені тільки вертикальними або близькими до них променями, що пройшли через

еліптичні перетину крапель.

Розрахунками показано, але це можна простежити і за рис. б, що

додаткові, дуги створюються переважно краплями розміром від 0,2 до 0,3 мм.

Більші і дрібніші краплі дають максимуми, що накладаються один на

друга і занадто далеко віддалені від основної веселки (вони йдуть праворуч). Веселки

крапель діаметром 0,2-0,3 мм знаходяться у переважному положенні, оскільки

Їхні максимуми нікуди не змістилися. Таким чином, можна зробити висновок, що

додаткові дуги видно, якщо у зливі присутні в значному,

кількості краплі радіусом 0,25 мм і мало більших крапель, що змащують

картини. Тому додаткові дуги частіше видно і найбільш барвисті не дуже

інтенсивних літніх злив. Вони з'являються також на тлі завіси з

дрібних крапель, що утворюються при розбризкуванні води в поливальних

установках.

Чи можна бачити ціле коло веселки?З поверхні Землі ми можемо спостерігати

веселку в кращому разі у вигляді половини кола, коли Сонце знаходиться на

горизонті. При піднятті Сонця веселка йде під горизонт. Першу веселку можна,

бачити при висотах Сонця більше 42 °, а другу - більше 50 °. З літака, а ще

краще з вертольота (більше огляд) можна спостерігати веселку у вигляді цілого кола!

Опис такої кругової веселки (її і веселкою, тобто дугою, вже незручно

називати!) було поміщено в журналі „Природа”. Її бачили пасажири літака,

що летів у районі Новосибірська на висоті 1000 м-коду.

Поляризація світла веселка. Світло веселки характеризується надзвичайно високою

ступенем поляризації. У першій веселці вона досягає 90%, у другій-близько 80%. В

цьому легко переконатися, якщо подивитися на веселку через поляризаційну призму

Ніколя. При невеликих кутах повороту призми веселка повністю пропадає.

Веселка без дощу?

Чи бувають веселки без дощу чи без смуг падіння дощу? Виявляється, бувають -

в лабораторії. Штучні веселки створювалися внаслідок заломлення

світла в одній підвішеній крапельці дистильованої води, води з сиропом або

прозорої олії. Розміри крапель варіювали від 1,5 до 4,5 мм. Тяжкі краплі

витягувалися під дією сили тяжіння, та їх перетин у вертикальній

площині являло собою еліпс. При освітленні крапельки променем гелій-

неонового лазера (з довжиною хвилі 0,6328 мкм) з'являлися не тільки перша та

друга веселки, але й надзвичайно яскраві третя та четверта, з центром навколо

джерела світла (у разі лазера). Іноді вдавалося навіть отримувати

п'яту та шосту веселки. Ці веселки, як перша і друга, снопа були осторонь,

протилежному джерелу.

Отже, одна крапелька створила стільки веселок! Щоправда, ці веселки не були

райдужними. Всі вони були одноколірними, червоними, тому що утворені не білим.

джерелом світла, а монохроматичним червоним променем.

Туманна веселка

У природі зустрічаються білі веселки, про які йшлося вище. Вони з'являються

при освітленні сонячним промінням слабкого туману, що складається з крапельок

радіусом 0,025 мм або менше. Їх називають туманними веселками. Крім основної

веселки у вигляді блискучої білої дуги з ледь помітним жовтуватим краєм

спостерігаються іноді пофарбовані додаткові дуги: дуже слабка блакитна або

зелена дуга, а потім білувато-червона.

Аналогічного виду білу веселку можна побачити, коли промінь прожектора,

розташованого позаду вас, освітлює інтенсивний серпанок або слабкий туман перед

вами. Навіть вуличний ліхтар може створити, хоч і дуже слабку, білу веселку,

видимий на темному тлі нічне небо.

Місячні веселки

Аналогічно сонячним можуть виникнути і місячні веселки. Вони слабші і

з'являються при повному Місяці. Місячні веселки явище рідкісніше, ніж

сонячні. Для їх виникнення необхідне поєднання двох умов: повна

Місяць, не закритий хмарами, та випадання зливового дощу або смуг його падіння

(що не досягають Землі). Зливи, зумовлені денними конвективними

рухами повітря, значно рідше випадають уночі.

Місячні веселки можуть спостерігатися в будь-якому місці земної кулі, де здійсняться

перелічені дві умови.

Денні, сонячні веселки, навіть утворені найдрібнішими краплями дощу

або туману, досить білі, світлі, та все ж зовнішній край їх хоча б

слабко, але пофарбований у помаранчевий чи жовтий колір. Веселки, утворені місячними

променями, зовсім не виправдовують своєї назви, тому що вони не райдужні та

виглядають як світлі, абсолютно білі дуги.

Відсутність червоного кольору у місячних веселок навіть при великих краплях зливи.

дощу пояснюється низьким рівнем освітлення вночі, за якого повністю

губиться чутливість ока до променів червоного кольору. Інші кольорові

промені веселки також втрачають значною мірою свій колірний тон через

ахроматичність (незабарвленість) нічного зору людини.

Міністерство загальної та професійної освіти Російської Федерації