Saule un lietus: varavīksnes recepte

Neatkarīgi no tā, vai uzskatāt, ka tās ir Dieva apsolījuma zīme, vai arī tās beigās jūs gaida zelta pods, varavīksnes ir viens no dabā visvairāk prieku izraisošajiem eksponātiem.

Kāpēc mēs tik reti redzam varavīksnes? Un kāpēc viņi vienu minūti ir šeit, bet nākamajā prom? Noklikšķiniet uz, lai izpētītu atbildes uz šiem un citiem ar varavīksni saistītiem jautājumiem.

Kas ir varavīksne?

Mūsu jaunā diena / Wikimedia Commons

Vai esat kādreiz pamanījis, kā varavīksnes krāsas (no ārējās malas līdz iekšpusei) vienmēr ir sarkanas, oranžas, dzeltenas, zaļas, zilas, indigo, violetas?

Lai noskaidrotu, kāpēc tas tā ir, aplūkosim lietus lāses divos līmeņos, viens virs otra. Iepriekšējā diagrammā mēs redzam, ka sarkanā gaisma laužas no ūdens piliena stāvākā leņķī pret zemi. Tātad, kad cilvēks skatās stāvā leņķī, sarkanā gaisma no augstākajiem pilieniem virzās pareizajā leņķī, lai sastaptos ar acīm. (Citi krāsu viļņu garumi no šiem pilieniem iziet seklākos leņķos un tādējādi pāriet virs galvas.) Tāpēc varavīksnes augšdaļā parādās sarkans. Tagad apsveriet zemākās lietus lāses. Skatoties seklākos leņķos, visi pilieni šajā redzes līnijā virza violeto gaismu uz aci, bet sarkanā gaisma tiek vērsta ārā no perifērās redzes un uz leju pie kājām. Tāpēc varavīksnes apakšā parādās violeta krāsa. Lietus lāses, kas atrodas starp šiem diviem līmeņiem, atstaro dažādas gaismas krāsas (no nākamā garākā līdz nākamajam īsākajam viļņa garumam no augšas uz leju), lai novērotājs redz pilnu krāsu spektru.

Vai varavīksnes tiešām ir loka formas?

Horsts Noimans/The Image Bank/Getty Images

Tagad mēs zinām, kā veidojas varavīksnes, bet kā ar to, kur tās iegūst priekšgala formu?

Tā kā lietus lāsēm ir samērā apļveida forma, to radītais atspulgs ir arī izliekts. Ticiet vai nē, bet pilna varavīksne patiesībā ir pilns aplis, tikai mēs neredzam tās otru pusi, jo zeme traucē.

Jo zemāk saule atrodas pie horizonta, jo vairāk no visa apļa mēs varam redzēt.

Lidmašīnas piedāvā pilnu skatu, jo novērotājs var skatīties gan uz augšu, gan uz leju, lai redzētu visu apļveida priekšgalu.

Dubultās varavīksnes

Mansi Ltd/The Image Bank/Getty Images

Pirms dažiem slaidiem mēs uzzinājām, kā gaisma iet cauri trīs soļu ceļojumam (refrakcija, atstarošana, refrakcija) lietus lāses iekšpusē, veidojot primāro varavīksni. Bet dažreiz lietus lāses aizmugurē gaisma trāpa divas reizes, nevis tikai vienu reizi. Šī “atspoguļotā” gaisma iziet no kritiena citā leņķī (50°, nevis 42°), kā rezultātā veidojas sekundāra varavīksne, kas parādās virs primārā priekšgala.

Tā kā lietus lāsē gaisma atspīd divreiz un 4 pakāpēs iziet mazāk staru, otrais atstarojums samazina tās intensitāti, un rezultātā tās krāsas nav tik spilgtas. Vēl viena atšķirība starp vienvietīgām un dubultām varavīksnēm ir tā, ka dubultās varavīksnes krāsu shēma ir apgriezta. (Tās krāsas ir violeta, indigo, zila, zaļa, dzeltena, oranža, sarkana.) Tas ir tāpēc, ka acīs iekļūst violeta gaisma no augstākajām lietus lāsēm, bet sarkanā gaisma no tā paša piliena plūst pāri galvai. Tajā pašā laikā sarkanā gaisma no apakšējām lietus lāsēm iekļūst acīs, un sarkanā gaisma no šiem pilieniem tiek vērsta uz kājām un nav redzama.

Un tā tumšā josla starp abiem lokiem? Tas ir dažādu gaismas atstarošanas leņķu rezultāts caur ūdens pilieniem. ( Meteorologi sauc to Aleksandra tumšā josla .)

Trīskāršās varavīksnes

Marks Ņūmens/Lonely Planet Images/Getty Images

2015. gada pavasarī sociālie mediji iedegās, kad Glen Cove, NY iedzīvotājs kopīgoja mobilo fotoattēlu, kurā redzama četrkārša varavīksne.

Lai gan teorētiski tas ir iespējams, trīskāršās un četrkāršās varavīksnes ir ārkārtīgi reti sastopamas. Tas ne tikai prasītu vairākus atspīdumus lietus lāsē, bet arī katra iterācija radītu vājāku loku, kā rezultātā terciārās un kvartārās varavīksnes būtu diezgan grūti saskatīt.

Kad tās veidojas, trīskāršas varavīksnes parasti ir redzamas pret primārā loka iekšpusi (kā redzams fotoattēlā iepriekš) vai kā neliels savienojošais loks starp primāro un sekundāro loku.

Varavīksnes nav debesīs

www.bazpics.com/Moment/Getty Images

Varavīksnes ir redzamas ne tikai debesis . Piemājas ūdens smidzinātājs. Migla šļakatoša ūdenskrituma pakājē. Šie ir visi veidi, kā jūs varat pamanīt varavīksni. Kamēr ir spilgta saules gaisma, suspendēti ūdens pilieni un jūs esat novietots pareizā skata leņķī, iespējams, ka var būt redzama varavīksne!

Ir iespējams arī izveidot varavīksni bez iesaistot ūdeni. Viens no šādiem piemēriem ir kristāla prizmas turēšana līdz saulainam logam.

Resursi

• NASA SciJinks. Kas izraisa varavīksni? Skatīts 2015. gada 20. jūnijā.
• NOAA Nacionālā laikapstākļu dienesta Flagstaff, AZ. Kā veidojas varavīksnes? Skatīts 2015. gada 20. jūnijā.
• Ilinoisas Universitātes Atmosfēras zinātņu nodaļa WW2010. Sekundārās varavīksnes . Skatīts 2015. gada 21. jūnijā.