Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Ра́дуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или перед ним. Оно выглядит как дуга или окружность, составленная из цветов спектра. Глядя снаружи — внутрь дуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Эти семь цветов — основные, которые принято выделять, но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и цвета эти в радуге переходят друг в друга с плавным изменением через множество промежуточных оттенков.
Причина радуги — преломление света
Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды, взвешенных в воздухе. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (Красный свет отклоняется на 137 градусов 30 минут, а фиолетовый на 139°20’), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда находится за спиной наблюдателя).
В яркую лунную ночь можно увидеть радугу от Луны. Поскольку человеческое зрение устроено так, что при слабом освещении наиболее чувствительные рецепторы глаза — «палочки» — не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белесой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы — «колбочки» ).
Центр окружности, которую описывает радуга, всегда лежит на прямой, проходящей через Солнце (Луну) и глаз наблюдателя, то есть одновременно видеть солнце и радугу без использования зеркал невозможно. Для наблюдателя на земле она обычно выглядит, как часть окружности, чем выше точка зрения, тем радуга полнее — с горы или самолёта можно увидеть и целую окружность.
Физика радуги
Радуга представляет собой каустику, возникающую из-за преломления и отражения плоскопараллельного пучка света на сферической капле. Как показано на рисунке (для монохромного пучка), отражённый свет имеет максимальную интенсивность для некоторого угла между источником, каплей и наблюдателем.
Показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении.
1) сферическая капля, 2) внутреннее отражение, 3) первичая радуга, 4) преломление, 5) вторичная радуга, 6) входящий луч света, 7) ход лучей при формировании первичной радуги, 8) ход лучей при формировании вторичной радуги, 9) наблюдатель, 10-12) область формирования радуги.
Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. Ход лучей показан на рисунке справа вверху. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги, её угловой радиус составляет 40—42°.
Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов — снаружи находится фиолетовый, а внутри красный. Угловой радиус вторичной радуги 50—53°. Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более темный оттенок.
В горах и других местах, где очень чистый воздух, можно наблюдать третью радугу (угловой радиус порядка 60°).
История исследования
Персидский астроном Qutb al-Din al-Shirazi (1236—1311), а возможно, его ученик Kamal al-din al-Farisi (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена [1].
Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании опытных наблюдений он пришел к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления — при входе в каплю и при выходе из нее.
Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге».
Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нем выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение (по пифагорейским, богословским или нумерологическим соображениям). Причём первоначально он различал только пять цветов - красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей "Оптике".Но вспоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два.
Для запоминания их последовательности есть мнемонические фразы, первые буквы каждого слова в которых соответствуют первым буквам названия цвета (глядя сверху-вниз по радуге, снаружи-внутрь дуги: Красный, Оранжевый, Желтый, Зеленый, Голубой, Синий, Фиолетовый).
- Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
- Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.
Необычные радуги
Обычной наблюдается простая радуга-дуга, но при определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, с самолёта - перевёрнутую или даже кольцевую, а в определенных местах (в основном в США) - лунную радугу.
Радуга в мифологии и религии
- В скандинавской мифологии радуга — это мост Биврёст, соединающий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов).
- В древнеиндийской мифологии — лук Индры, бога грома и молнии.
- В древнегреческой мифологии — дорога Ириды, посланницы между мирами богов и людей.
- По славянским поверьям, радуга, подобно змею, пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём.
- Ирландский лепрекон прячет горшок золота в месте, где радуга коснулась земли.
- По чувашским поверьям, если пройти сквозь радугу, то можно поменять пол.
- В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества, и является символом союза (на иврите - брит) Бога и человечества (в лице Ноя) о том что потопа никогда больше не будет (глава бейрешит).
Радуга и ассоциированные термины
- Ирис — цветок с богатой гаммой цветов,
- Иридий — металл, цвета соединений которого дают практически полную радугу,
- Радужная оболочка глаза по-латыни — ирис,
- Ирисовая диафрагма напоминает сектора радуги,