Веселки — це різнокольорові арки, що тягнуться високо в небо, і закінчуються десь удалині (там, де можна знайти легендарний горщик із золотом), чи не так?
Неправильно.
Веселки насправді не арки. Вони утворюють повні кола, коли сонячне світло проходить крізь краплі дощу під потрібним кутом. Однак спостерігачеві на землі видно лише частину кола — арку. Поверхня Землі блокує решту світла — і, отже, решту гала — тому воно виглядає як веселка, пише наукове видання Livescience.
Наскільки видно гало, залежить від того, де стоїть спостерігач і яка частина поверхні йому заважає, сказав Майкл Кавуліч, науковий співробітник Національного центру атмосферних досліджень у Боулдері, штат Колорадо. Це залежить від заломлення — як світло викривляється, коли воно потрапляє на краплю дощу — і відбиття, тобто світло відбивається назад. Щоб зрозуміти, чому веселки насправді є ореолами, потрібно знати, як вони утворюються.
«Більшість світла, що потрапляє в сферичну дощову краплю, заломлюється майже під тим самим кутом, і якщо воно також відбивається від задньої частини дощової краплі, цей кут становить близько 40-42 градусів від напрямку, звідки надходить світло», — повідомив Кавуліч.
Так, краплі дощу насправді сферичні, а не краплеподібні. За даними Національного управління океанічних і атмосферних досліджень, світло починає згинатися або заломлюватися, коли воно потрапляє в краплю дощу, оскільки вода щільніша за повітря. Світло продовжує поширюватися, поки не досягне задньої частини дощової краплі. Це фаза, коли світло відбивається від спини. Тепер, виходячи з дощової краплі, світло ще раз заломлюється, а потім розділяється на свої знакові кольори.
Оскільки краплі дощу сферичні, вони відбивають світло у формі конуса. А що на кінці конуса? Правильно: коло. Отже, хоча горщик із золотом на кінці веселки може бути міфом, веселка все одно є кінцем чогось.
Здатність спостерігача бачити веселку залежить від того, де він стоїть по відношенню до сонця. Те, що стає видимим, — це світло, яке заломлюється та відбивається під певним кутом — як згадував Кавуліч, приблизно за 40 градусів від цього джерела світла — і потрапляє прямо в око. Щоб це сталося, тінь від голови спостерігача має бути розташована точно навпроти сонця (без перешкоди від хмар), щоб вона могла бути в середині кола, навіть якщо все коло не видно. Таким чином вони бачать світло, яке заломлюється та відбивається крізь краплі дощу прямо перед ними.
«Через це, якщо ви рухаєтеся, веселка також робить це, завжди залишаючись на тому самому місці на небі відносно сонця», — сказав Кавуліч. «Ви можете побачити зміни, лише якщо дивитися протягом тривалого періоду часу, коли сонце сходить або заходить на небі».
Отже, чому ми бачимо кольори в класичному порядку ROYGBIV? Вся справа в довжинах хвиль світла. Кавуліч пояснив, що, оскільки червоне світло має найдовшу видиму довжину хвилі, воно найменше заломлюється, тому потрапляє на вершину. Фіолетовий знаходиться внизу, тому що має найкоротшу довжину хвилі, яка найбільше заломлюється.
Отже, враховуючи, що веселка насправді не є аркою, чи є спосіб побачити всю веселку в круглій формі?
Вікно літака, мабуть, найкращий вибір, хоча все або більшу частину кола часто видно з хмарочосів. Іноді є чіткий вид з інших високих висот, наприклад гір. Навіть тоді забагато зазвичай заважає.
Якщо вам не пощастило з цими місцями, ви можете спробувати метод Кавуліча створити круглу веселку за допомогою садового шланга.
«Вам просто потрібне сонячне світло, щоб мати можливість потрапляти на краплі дощу, які ви бачите», — сказав він. «Завдяки правильному розташуванню я зміг побачити все коло одразу».
Читайте також: Комета C/2022 E3 наблизиться до Землі вперше з часів існування неандертальців.
