Обычно радуга - это цветная дуга угловым радиусом 42°, видимая на фоне завесы ливневого дождя или полос падения дождя, часто не достигающих поверхности Земли. Радуга видна в стороне небосвода, противоположной Солнцу, и обязательно при Солнце, не закрытом облаками.
Центром радуги является точка, диаметрально противоположная Солнцу,- антисолярная точка. Внешняя дуга радуги красная, за нею идет оранжевая, желтая, зеленая дуги и т. д., кончая внутренней фиолетовой.
Все радуги - это солнечный свет, разложенный на компоненты и перемещенный по небосводу таким образом, что он кажется исходящим от части небосвода, противоположной той, где находится Солнце.
Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт в 1637 г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя.
Спустя 30 лет Исаак Ньютон, открывший дисперсию белого света при преломлении, дополнил теорию Декарта, объяснив, как преломляются цветные лучи в каплях дождя.
Несмотря на то что теория радуги Декарта - Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги: положение главных дуг, их угловые размеры, расположение цветов в радугах различных порядков.
Итак, пусть параллельный пучок солнечных лучей падает на каплю. Ввиду того что поверхность капли кривая, у разных лучей будут разные углы падения. Они изменяются от 0 до 90°. Проследим путь луча, проходящего через каплю. Преломившись на границе воздух-вода, луч входит в каплю и доходит до противоположной границы. Часть энергии луча, преломившись, выходит из капли, часть, испытав внутреннее отражение, снова идет внутри капли до очередного места отражения. Здесь снова часть энергии луча, преломившись, выходит из капли, а некоторая часть, испытав второе внутреннее отражение, идет через каплю и т. д. В принципе луч может испытывать любое число внутренних отражений, а преломлений у каждого луча два - при входе и при выходе из капли. Параллельный пучок лучей, падающий на каплю, по выходе из капли оказывается сильно расходящимся (рис. 2). Концентрация лучей, а значит, и их интенсивность тем больше, чем ближе они лежат к лучу, испытавшему минимальное отклонение. Только минимально отклоненный луч и самые близкие к нему лучи обладают достаточной интенсивностью, чтобы образовать радугу. Поэтому этот луч и называют лучом радуги.
Каждый белый луч, преломляясь в капле, разлагается в спектр, и из капли выходит пучок расходящихся цветных лучей. Поскольку у красных лучей показатель преломления меньше, чем у других цветных лучей, то они и будут испытывать минимальное отклонение по сравнению с остальными. Минимальные отклонения крайних цветных лучей видимого спектра красных и фиолетовых оказываются следующими: D1k= 137°30\" и D1ф = 139°20\". Остальные цветные лучи займут промежуточные между ними положения.
Солнечные лучи, прошедшие через каплю с одним, внутренним отражением, оказываются исходящими от точек неба, расположенных ближе к антисолярной точке, чем к Солнцу. Поэтому, чтобы увидеть эти лучи, надо встать спиной к Солнцу. Расстояния их от антисолярной точки будут равны соответственно: 180° - 137°30" = 42°30" для красных и 180° - 139°20" = 40°40" для фиолетовых.
Почему радуга круглая? Дело в том, что более или менее сферическая капля, освещенная параллельным пучком лучей солнечного света, может образовать радугу только в виде круга. Поясним это.
Описанный путь в капле с минимальным отклонением по выходе из нее проделывает не только тот луч, за которым мы следили, но также и многие другие лучи, упавшие на каплю под таким же углом. Все эти лучи и образуют радугу, поэтому их называют лучами радуги.
Сколько же лучей радуги в пучке света, падающего на каплю? Их много, по существу, они образуют целый цилиндр. Геометрическое место точек их падения на каплю это целая окружность.
В результате прохождения через каплю и преломления в ней цилиндр белых лучей преобразуется в серию цветных воронок, вставленных одна в другую, с центром в антисолярной точке, с открытыми раструбами, обращенными к наблюдателю. Наружная воронка красная, в нее вставлена оранжевая, желтая, далее идет зеленая и т. д., кончая внутренней фиолетовой.
Таким образом, каждая отдельная капля образует целую радугу!
Конечно, радуга от одной капли слабая, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, так как капель в завесе дождя много. В лаборатории же удавалось наблюдать не одну, а несколько радуг, образованных преломлением света в одной подвешенной капельке воды или масла при освещении ее лучом лазера.
Радуга, которую мы видим на небосводе, мозаична - она образована мириадами капель. Каждая капля создает серию вложенных одна о другую цветных воронок (или конусов). Но от отдельной капли в радугу попадает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи от множества капель. Например, все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги, также и все оранжевые и другие цветные лучи. Поэтому радуга круглая.
Два человека, стоящие рядом, видят каждый свою радугу. Если вы идете по дороге и смотрите на радугу, она перемещается вместе с вами, будучи в каждый момент образована преломлением солнечных лучей в новых и новых каплях. Далее, капли дождя падают. Место упавшей капли занимает другая и успевает послать свои цветные лучи в радугу, за ней следующая и т. д. Пока идет дождь, мы видим радугу.
Люди с незапамятных времён пытались объяснить природу радуги. Жители Древней Руси верили, что разноцветные полосы в небе — это сияющее коромысло, с помощью которого Лада Перуница* черпает воду из моря-океана, чтобы потом оросить ею поля и нивы. Другой версии придерживались американские индейцы, которые были уверены, что радуга — это лестница, ведущая в мир иной. Ну а суровые скандинавы отождествляли небесную дугу с мостом, на котором днём и ночью несёт дозор страж богов Хеймдалль**.
1:1420 1:1430
2:9
Почему появляется радуга?
Чтобы разобраться, почему появляется радуга, необходимо вспомнить о том, что представляет собой луч света. Из курса школьной физики известно, что он состоит из летящих с огромной скоростью частиц — отрезков электромагнитной волны. Короткие и длинные волны различаются по цвету, но все вместе в едином потоке они воспринимаются человеческим глазом как белый свет.
2:763И только когда луч света «натыкается» на прозрачную преграду — каплю воды или стекло — он распадается на различные цвета.
2:1019 2:1029
3:9
Самые короткие электромагнитные волны красного цвета обладают наименьшей энергией, поэтому они отклоняются меньше других. Самые же длинные волны фиолетового цвета, напротив, отклоняются больше остальных. Таким образом, большая часть цветов радуги располагается в промежутке между красной и фиолетовой линиями.
3:637 3:647Человеческий глаз различает семь цветов — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Но следует иметь в виду, что на самом деле цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.
3:1073 3:1083
4:9
При каких условиях образуется радуга?
Чтобы появилась радуга, необходим источник света и повышенная влажность. Цветные полосы видны на небе после дождя и в подсвеченных солнечными лучами капельках тумана. Разглядеть радугу можно и возле водопадов, а также в солнечную погоду на берегах водоёмов.
4:563 4:573Почему радуга не всегда появляется после дождя?
Радугу видно только тогда, когда лучи света падают на капли под углом 42°. При этом источник света должен быть расположен за спиной наблюдателя.
4:947 4:957 4:961 4:971От чего зависит ширина и яркость радуги?
Радуга может быть разной по ширине и яркости цвета: это напрямую зависит от размера капель, через которые преломляется свет. Если частицы воды крупные — сияющая дуга будет яркой и узкой. Если же капли мелкие, то радуга окажется широкой, но с блёклыми оранжевыми и жёлтыми краями.
4:1603 4:9Радуга на самом деле окружность, а не дуга?
Да, радуга — это замкнутый круг, нижняя часть которого скрыта под линией горизонта. Увидеть радужное кольцо можно из окна самолёта.
4:348 4:358
Сколько радуг можно увидеть одновременно?
Иногда лучи света, прошедшие внутрь капли, отражаются от неё два и более раз. Тогда на небе видны сразу две радуги (третья и последующие, как правило, не различимы для глаза).Совместно с таким явлением обычно видна и полоса Александра — тёмный участок неба между радугами.
5:1465 5:1475
6:9
Что такое белая радуга?
Белую радугу также называют туманной. Это редкое природное явление представляет собой широкую блестящую белую дугу. Она появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из мельчайших капелек радиусом около 25 мкм***.
6:515Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя — в оранжевый.
6:713 6:723
Как и где появляется огненная радуга?
7:17867:9
8:559
Огненная радуга преимущественно появляется в области перистых облаков: мелкие льдинки отражают падающий свет и буквально «зажигают» облака, окрашивая их в различные цвета.
8:901 8:911Можно ли увидеть радугу ночью?
Да, это возможно. Свет Луны, отражённый частицами воды от дождя или водопада, образует цветовой спектр**** , который ночью неразличим для глаза и кажется белым ввиду особенностей человеческого зрения в условиях плохой освещённости. Лучше всего такая радуга видна во время полнолуния.
8:15258:9
Как сделать радугу своими руками?
Понадобится: стакан, вода, лист бумаги.
9:694Что делать:
9:7201. Поставить заполненный водой гранёный стакан к окну, откуда светит солнце.
9:8672. Лист бумаги положить на пол недалеко от окна так, чтобы на него падал свет.
9:10093. Смочить окно горячей водой.
9:10664. Менять положение стакана и листа бумаги до тех пор, пока радуга не станет видна.
9:1218 9:1228
Понадобится: шланг с водой.
10:1792 10:9Что делать:
10:35 10:451. Взять шланг с бегущей водой и слегка зажать его «горлышко», чтобы появились брызги.
10:214 10:2843. Присмотреться и увидеть в брызгах радугу.
10:367 10:377Как запомнить цвета радуги?
10:445
Существуют специальные фразы, которые помогают запомнить последовательность цветов радуги.
11:1138Первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета радужной полосы — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.
11:1409 11:1419Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.
11:150511:9
Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
11:98Крот овце, жирафу, зайке гладил старые фуфайки.
11:197 11:207Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп.
11:307 11:317Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности?
11:434 11:444Как предсказать погоду по радуге?
11:523
12:604
Самые необычные радуги: от эффекта гало до Полосы Александра
Жители Новосибирска в стали очевидцами необычного явления - светящийся зимней радуги, которая возникла вследствие сильных морозов.
* Перуница — в славянской мифологии одно из воплощений богини Лады, супруги бога-громовержца Перуна. Её также называли девой-громовницей, как бы подчёркивая, что она разделяет власть над грозами со своим мужем.
13:1936** Хеймдалль — в германо-скандинавской мифологии страж богов и мирового древа, считается сыном Одина.
13:201*** мкм =0,001 мм
13:230**** Спектр — совокупность цветовых полос, получающихся при прохождении светового луча через преломляющую среду.
13:453 13:463Страница 3 из 5
Виды радуги. Какая радуга бывает?
Первичная радуга - вид радуги, образованный в результате одного отражения света.
Как мы уже знаем, радуга возникает в результате многократного внутреннего отражения света в капельках воды. Чем больше отражений испытал луч света, тем меньше в нем энергии.
Поэтому самой яркой является радуга, образованная из лучей, испытавших только одно отражение. Это так называемая первичная радуга с угловым радиусом 42°.
Полирадуга - вид радуги, образованный в результате многократного отражения луча света в капле воды.
Нередко над первой, или первичной, радугой мы наблюдаем и вторую, так называемую побочную
или вторичную радугу
, с угловым радиусом 52°. Вместе эти радуги образуют полирадугу
или множественную радугу
.
Когда Солнце достигает высоты в 42°, первичная радуга перестает быть видна. А при достижении Солнцем высоты в 52°, исчезает и побочная.
Первичная радуга образуется в результате однократного отражения луча света в капле воды. Побочная же радуга – продукт двукратного отражения. Каждое отражение в капле «переворачивает» луч, поэтому цвета во вторичной радуге расположены в обратном порядке, т.е. внешняя полоса фиолетовая, а внутренняя – красная.
Иногда можно наблюдать и третью радугу (угловой радиус 60°), и даже четвертую и пятую. Но это уже крайне редкое оптическое явление в атмосфере.
Полоса Александра - не является видом радуги, но изучается при прохождении темы "Виды радуги".
- это полоса неба, находящаяся между первичной и вторичной радугой. Свое название получила по имени философа Александра Афродисийского, впервые описавшего ее в 200 году н.э.
Полоса Александра выглядит темнее, чем окружающее небо. Для объяснения этого явления вспомним рисунок, изображающий луч Декарта. Как мы помним, лучи, испытавшие однократное отражение, освещают небо под первичной радугой, выходя из капли под углом к солнцу не больше 42,1°.
В результате же двукратного отражения лучи из капли выходят уже под углом больше 50,9°, освещая небо над вторичной радугой. То есть та область неба, которая лежит между 42,1° и 50,9°, не освещается ни при первичной, ни при вторичной радугах. Так и получается, что полоса Александра шириной около 9° является более темной, чем остальное небо.
Лунная радуга - вид радуги, образованный лунными лучами.
Наблюдать радугу можно не только днем, но и ночью. В этом случае в каплях дождя преломляются уже не солнечные лучи, а лунные.
Ничем не отличается от солнечной, разве только яркостью. Человеческому глазу, в силу особенностей своего строения, лунная радуга чаще всего видна как белая. Но на снимках с длительной экспозицией можно получить и цвета.
Так же, как и солнечная радуга, лунная радуга появляется на стороне, противоположной Луне, причем ночное светило должно быть как можно ниже над горизонтом. Лунная радуга появляется только в ночи, когда Луна особенно яркая, а именно в полнолуние и ночи, близкие к нему.
Т.е., чтобы появилась лунная радуга, нужно, чтобы выполнялись три условия:
Полнолуние;
Восход или заход Луны;
Дождь в противоположной от Луны стороне небосвода.
Понятно, что все эти условия одновременно выполняются нечасто, поэтому и лунная радуга – это очень редкое оптическое явление в атмосфере.
Красная радуга - вид радуги, образующийся на закате солнца.
Если радуга появляется на закате Солнца, то наблюдается такое явление, как красная радуга
. Она иногда бывает необычайно яркой и видна даже после захода Солнца.
Почему же закатная радуга красного цвета? Лучи Солнца, проходя через толщу атмосферы, рассеиваются, причем интенсивность рассеяния лучей разного цвета не одинакова. Например, более короткие синие волны рассеиваются в 16 раз интенсивнее красных, поэтому днем небо голубое .
На закате же лучи Солнца проходят долгий путь в атмосфере и более короткие лучи рассеиваются по дороге. До нас доходят только длинные волны желтых, красных и оранжевых оттенков. Они и формируют в атмосфере оптическое явление – красную радугу.
Радуга на росе - вид радуги, образующийся в каплях росы.
Иногда ранним утром, сразу после восхода солнца, можно наблюдать радугу на росе .
Механизм образования у нее такой же, как и у обычной радуги.
Однако форму радуга на росе имеет не круговую, а гиперболическую, что является характерной особенностью этого необычного вида радуги.
Наблюдается он крайне редко, но представляет собой незабываемое зрелище.
Сдвоенная радуга - вид радуги, образованный в разных по размеру каплях дождя.
– это две радужные дуги, начинающиеся в одной точке.
Она может возникнуть, когда идет дождь смешанного типа – из больших и малых капель. Большие капли под собственным весом сплющиваются, малые остаются прежней формы.
Эти два типа капель и образуют две пересекающиеся в начальной точке дуги.
Радуга-колесо - вид радуги, образующийся при сильном дожде.
– это прерывистая радуга. Темные участки возникают, когда идет слишком сильный дождь, не позволяющий свету радуги дойти до глаз наблюдателя. Также в образовании разрывов могут участвовать темные тучи.
В итоге получается радуга, по внешнему виду схожая с колесом телеги. А если еще тучи при этом быстро движутся, то возникает иллюзия движения «колеса».
Туманная радуга - вид радуги, образующийся в каплях тумана.
Туманную радугу
еще называют белой радугой
или туманной дугой
. Она представляет собой широкую белую дугу, иногда слабо окрашенную по краям. Внешняя сторона может быть окрашена в фиолетовый цвет, а внутренняя – в оранжевый. Образуется белая радуга в очень мелких капельках тумана радиусом не больше 25 мкм.
Природа белой радуги отличается тем, что формирующие эту радугу капли намного меньше капель, образующих обычную радугу. Белый цвет радуги связан с явлением дифракции света в каплях воды. Чем меньше радиус капель, тем сильнее влияние дифракции. Дифракция, говоря простыми словами, это соединение световых пучков разного цвета в один белый. Т.е., если в крупных каплях свет разлагается на составляющие и образует обычную радугу, то в мелких, наоборот, сливается в один и формирует туманную радугу.
В данной статье мы рассмотрели Виды радуги и ответили на вопрос: Какая радуга бывает? Далее читайте:
Все мы видели, как в небе появляется разноцветная дуга. Но что такое радуга? Как образуется это чудесное явление? Тайна природы радуги всегда завораживала человечество, и люди старались найти объяснение происходящему с помощью легенд и мифов. Сегодня мы поговорим именно об этом. Что такое радуга и как она образуется?
Мифы
Всем известно, что древние люди были склонны обожествлять и мистифицировать большинство природных явлений, будь то гром и молния или землетрясение. Не обошли они стороной и радугу. Что же нам известно от наших предков? Что такое радуга и как она получается?
- Древние викинги верили, что радуга - это мост Биврёст, соединяющий землю людей Митгард и богов (Асгард).
- Индийцы считали, что радуга - это лук, принадлежащий богу грома Индре.
- Греки не ушли далеко от своих современников и также считали радугу дорогой посланницы богов Ириды.
- Армяне решили, что это не природное явление, а пояс Бога солнца (но так и не определившись, они поменяли "специальность" Богу и "заставили" его отвечать за искусство и науку).
- Австралийцы пошли дальше и одушевили радугу, сделав её змеем-покровителем воды.
- По африканским мифам, там, где радуга касается земли, можно найти клад.
- Интересно, что общего у африканцев и ирландцев, ведь их Лепрекон также прячет горшок с золотом на конце радуги.
Можно еще долго перечислять мифы и легенды народов со всего мира, и у каждого мы бы нашли что-нибудь интересное. Но что такое радуга на самом деле?
История
Первые осознанные и близкие к реальности выводы по рассматриваемому нами атмосферному явлению дал Аристотель. Это было всего лишь предположение, однако он стал первым человеком, который перевёл радугу из раздела мифов в реальный мир. Аристотель вывел гипотезу о том, что радуга - это не предмет или вещество, и даже не реальный объект, а просто визуальный эффект, изображение, сродни миражу в пустыне.
Однако первое научное исследование и обоснование проводил арабский ученый-астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази. Одновременно с ним подобные исследования проводили немецкие исследователи.
В 1611 году была создана первая физическая теория обоснования радуги. Марк Антоний де Доминис на основе наблюдений и опытов пришел к выводу, что радуга образуется из-за преломления света в каплях воды, содержащихся в атмосфере в дождливую погоду. Если быть более точным, то он описал полную картину возникновения радуги за счет двойного преломления света на входе и выходе из капли воды.
Физика
Так что такое радуга, определение которой дал еще Аристотель? Как она образуется? Наверное, все слышали о существовании инфракрасного и ультрафиолетового излучения? Это "свет", который исходит от любых материальных объектов в разных диапазонах измерения.
Так вот, солнечный свет состоит из лучей с разной длиной волны и включает в себя все виды излучения от "теплого" красного до "холодного" фиолетового. При прохождении через капли воды свет разделяется на лучи с разной длиной волны (и разным цветом), причем происходит это дважды, при попадании в воду луч разделяется и немного отклоняется от своей траектории, а при выходе отклоняется еще больше, в результате чего радугу можно увидеть невооруженным глазом.
Для детей
Конечно, про радугу вам расскажет любой, кто хоть на тройку закончил школу. Но что делать, если к родителю подойдет ребёнок и спросит: "Мам, а что такое радуга? Откуда она берётся?". Проще всего объяснить так: "Это солнечные лучики, проходя через дождь, переливаются". В младшем возрасте детям не обязательно знать физическую подоплёку явления.
Всем известные цвета радуги имеют строгий порядок и всегда одинаковую последовательность. Как мы уже выяснили, это результат физических процессов. Однако почему-то многие взрослые (родители, воспитатели в детсадах) требуют от детей знать правильный порядок расположения цветов в радуге. Для более быстрого запоминания были придуманы выражения, в которых первые буквы слов символизируют определённый цвет. Вот наиболее известные формы:
Как видите, можно отследить правильный порядок расположения цветов по первой букве (красный-оранжевый-желтый-зелёный-голубой-синий-фиолетовый). Кстати, Исаак Ньютон выделял не голубой и синий цвета, а синий и индиго соответственно. Почему названия цветов были изменены, остаётся загадкой. А вообще, неужели так важно знать, что такое радуга, для того чтобы любоваться ею?
Всем нам неоднократно приходилось видеть такое удивительное и завораживающее явление природы - радугу. Как же она возникает, за счет чего на небе появляется огромная семицветная дуга? Рассмотрим подробнее суть радуги как атмосферного и природного явления.
Что такое радуга как природное явление?
Радуга - одно из красивейших природных явлений, которое принято наблюдать после дождя. Радуга видна после дождя, потому что солнце освещает множество водяных капель в атмосферном слое Земли. По форме радуга представляет собой полуокружность или дугу, составленную из семи цветов спектра - разноцветной полосы. Чем выше точка наблюдения радуги, тем она полнее и насыщеннее: например, с высоты самолета можно увидеть даже полную окружность, которую описывает радуга. Есть одна природная закономерность: когда вы наблюдаете радужную дугу, солнце всегда расположено за вашей спиной.
Как и почему возникает радуга?
Радуга - это в первую очередь физическое явление, в основе которого лежит взаимодействие света и воды. Солнечный свет преломляется и отражается каплями воды, которые парят в атмосфере. Капли по-разному отражают или отклоняют от себя свет. Наблюдатель, который стоит спиной к солнцу (источник света), видит перед собой разноцветное свечение. Это ничто иное, как белый свет, разлагающийся на спектр из семи цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Но следует отметить, что у радуги, как у многих физических явлений, есть особенность: семь цветов - ничто иное, как оптический обман, на самом же деле спектр непрерывен, а его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.
Цвета радуги
Цветовая гамма радуги знакома едва ли не каждому благодаря детской считалке "Каждый охотник желает знать, где сидит фазан". Принято говорить о семи спектральных цветах: красном, оранжевом, желтом, зеленом, голубом, синем и фиолетовом. Однако количество воспринимаемых глазом цветов зависит также от культуры конкретного народа и эпохи. Давайте рассмотрим, как разные народы видели радужные цвета.
- Для русского народа радуга - дуга из семи цветов.
- Для британцев и американцев радуга - это шесть цветов, поскольку голубой и синий в английском - один и тот же цвет.
- У австралийских аборигенов радуга соотносилась с шестью символическими змеями.
- Некоторые африканские племена выделяют лишь два радужных цвета, вернее сказать, оттенка - светлый и темный.
- Великий древнегреческий философ Аристотель выделял лишь три основных цвета: красный, фиолетовый и зеленый, а их комбинации, по его мнению, давали остальные цвета.
Также вам могут быть интересны следующие статьи.