Почему появляется радуга? Почему радуга бывает после дождя?
Что такое радуга? Говоря научным языком, радуга — это атмосферное оптическое явление. Появляется радуга при соблюдении нескольких условий:
- повышенная влажность воздуха (например, дождь, сразу после дождя, туман)
- наличие Солнца (или другого источника света)
Также для того, чтобы появилась радуга, необходимо, чтобы источник света был позади наблюдателя. Солнечные лучи, встречая на своем пути капельки воды, преломляются, распадаясь на несколько цветов, образуя разноцветную линию в виде полуокружности. Точно такой же эффект производят не только капли дождя, но и тумана, водопада, различных водоемов (рек, озер).
Кроме того, радуга появляется лишь тогда, когда луч света отражается от капли под углом в 42°.
Ширина, яркость радуги зависит от размера капель. Чем они больше — тем ярче и уже радуга. А вот мелкие капли дают бедный, блеклый окрас, но при этом сама радуга будет гораздо шире.
Как появляется
Причины возникновения радуги кроются в неоднородной природе света. Видимый нами белый свет состоит из волн различной длины, воспринимаемых глазом как разные цвета. При определенных условиях световой поток раскладывается на составляющие, так получается разноцветная дуга.
Ее образование связано с двумя оптическими явлениями:
- дифракция – отклонение луча света от первоначального направления при переходе в среду с иной плотностью;
- дисперсия – разложение света на части в спектр – из-за разного угла отклонения световых волн различной длины.
Луч Солнца, сталкиваясь с дождевой каплей, меняет траекторию движения. Часть света отражается обратно, остальной свет проходит внутри капли, под углом к первоначальному лучу. При этом слабее всего отклоняются красные составляющие видимого спектра, у которых длина волны максимальная. А самый большой угол преломления получается у волн короткой длины – фиолетовых. Достигнув внутренней поверхности капли, свет отражается от нее и выходит обратно.
Таким образом, отражаясь от внутренней и внешней поверхности капли, луч преломляется и возвращается обратно под углом относительно исходного движения. В результате этих преломлений угол между крайними границами спектра максимально увеличивается, и к наблюдателю свет возвращается в виде разноцветной полосы. Такая радуга называется первичной, и красный цвет располагается на внешней стороне ее дуги, а фиолетовый – снизу.
Необычные радуги
Отражённая радуга (верхняя) и основная радуга (нижняя) на закате
Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известно много других
оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или похоже
выглядят. Среди них, например, туманная (белая) радуга, возникающая на очень маленьких капельках тумана, и огненная радуга (один из видов гало), возникающая на перистых облаках. Похож на радугу и слабый паргелий — гало в 22° слева и справа от солнца. Ночью можно увидеть лунную радугу.
Когда радуга появляется над поверхностью воды (или над другой отражающей поверхностью, например, мокрым песком), может возникнуть так называемая отражённая радуга (англ. Reflection Rainbow). Она появляется,
когда солнечный свет отражается от поверхности воды до того, как
попадает на дождевые капли, где происходит преломление. Необходимо,
чтобы водная поверхность была достаточно большой, спокойной и близкой к
стене дождя. Из-за большого количества условий отражённая радуга —
редкое явление.
Отражённая радуга пересекает основную на уровне горизонта, далее
проходит над ней. Так как солнечный свет предварительно отражается от
воды, яркость отражённой радуги ниже основной.
Запоминалки и стихи о радуге
Для того, чтобы крепче запомнить последовательность цветов радужного спектра, неведомый поэт сочинил так называемые мнемонические фразы, или акростихи. Дети тут же назвали их запоминалками. Названия цветов обозначаются первыми буквами слов — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Самая главная запоминалка о радуге, конечно:
Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан.
Есть и другие. Например:
Как Однажды Жак-Звонарь Головой Сломал Фонарь.Когда Охота Женщину Закрой Глаза Сиди Фантазируй.
И даже такие:
Кот Ослу Жирафе Зайке Голубые Сшил Фуфайки.Карлсон Опять Жизнерадостно Задумал Гадость С Фрикадельками.Каждая Образованная Женщина Завтракает Горячими Сырыми Фрикадельками.
Посвятили свои стихи радуге наши знаменитые поэты. Вот строки их творений:
Как неожиданно и ярко,
На влажной неба синеве,
Воздушная воздвиглась арка
В своём минутном торжестве!Фёдор Тютчев
Как цветное коромысло,
В небе радуга повисла.
Так она согнулась,
Что земли коснулась.
Справа радуга-дуга
На себе несёт стога,
Слева — речку и село —
Разогнуться тяжело.Владимир Орлов
А Самуил Маршак посвятил радуге аж три стихотворения:
Солнце вешнее с дождём
Строят радугу вдвоём —
Семицветный полукруг
Из семи широких дуг.
Нет у солнца и дождя
Ни единого гвоздя,
А построили в два счёта
Поднебесные ворота.
Под горою дождь грибной
Травы намочил.
И на небе радугу
Всем нам подарил.
В небе гром, гроза.
Закрывай глаза!
Дождь прошёл. Трава блестит,
В небе радуга стоит.
Поскорей, поскорей
Выбегай из дверей.
Каков механизм этого явления?
Простое объяснение появления радуги на небе заключается в том, что обычно мы видим солнечный свет. Белый свет, который попадает на нашу планету с огромной звезды Солнечной системы — собственно, в честь которой система и названа. Конечно же, это Солнце. Этот свет состоит из разных цветов, но пока он движется в одном направлении, он кажется белым.
10 тысяч снимков за 2 года: женщина сфотографировала всё в своём доме
Сейчас Анне Фроловцевой из «Ворониных» 71 год: а как она выглядела в молодости
Елена Степаненко может остаться без работы. Ее шоу решили закрыть
Однако во время дождей миллионы капель заставляют цвета в белом свете разделяться и преломляться через них. Каждая капля дождя на самом деле создает свою собственную радугу, но когда их очень много, радуга становится достаточно большой, и мы можем видеть ее невооруженным глазом.
Спектр радуги сэра Исаака Ньютона
В 1665 году в Англии свирепствовала эпидемия чумы, и молодой Исаак Ньютон решил укрыться от неё в своём родовом поместье Вулсторп, недалеко от Кембриджа, где он учился в Тринити-колледже. С собой он захватил книги, записи и… стеклянные призмы. Для чего? Физик и математик Ньютон занимался в колледже усовершенствованием телескопа, и решил разгадать тайну цветной полоски, которая появлялась в кадре по краям изображения.
В ставне окна одной из комнат он проделал отверстие, на пути солнечного света поместил призму, и на противоположной стене затемнённой комнаты появилась «радуга». По словам биографов учёного, «опыты со знаменитыми явлениями цветов» прошли успешно. Цвета полоски плавно переходили один в другой, но человеческий глаз, решил учёный, безусловно воспринимает семь цветов. Так в Вулсторпе родилась семицветная радуга. И не только.
Исаак Ньютон придумал слово «спектр» (с лат. spectrum — представление, видение, привидение). Именно с Вулсторпом связана популярная легенда об упавшем на голову учёного яблоке и открытии закона всемирного тяготения. Уже после чумного заточения Ньютон стал сэром и профессором. Невольно приходит в голову сравнение с вынужденным уединением Пушкина в Болдино…
Немного истории
Древние люди не могли объяснить возникновение радуги, и приписывали природному феномену божественное значение. С точки зрения физики это явление пытались понять ещё древнегреческие философы.
Однажды — это было в 1637 году — Рене Декарт рассмотрел 10 тысяч лучей в капле, и установил, что лучи от 8500-го до 8600-го выходят под одним углом — 41,5 градуса. Значит, решил учёный, этот угол преобладающий. Так и был разгадан секрет радуги.
Через сорок лет Исаак Ньютон дополнил Декарта и объяснил причины возникновения спектра радуги. Он выделил семь цветов — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый.
Однако ещё раньше, на рубеже тринадцатого-четырнадцатого веков, немецкий богослов Теодорих провёл опыты по возникновению радуги, использовав стеклянные шарики, наполненные водой. Этот метод, кстати, позднее широко использовали. В частности, в начале семнадцатого века хорватский архиепископ и теолог Марк Антонио де Хименес.
Интересные факты
- Восприятие спектра отличается у разных народов. По классификации Ньютона вместо голубого и синего следуют синий и более темный его оттенок – индиго. Современные англичане выделяют 6, а не 7 основных цветов: они не делят синий на темные или светлые оттенки. А в японской традиции зеленый цвет присутствует лишь как оттенок голубого.
- Радуга третьего порядка (тройная) – это далеко не предел. Просто человеческий глаз не воспринимает множественные, но более слабые отражения спектров. В лабораторных условиях с помощью лазерной установки исследователи получали радугу двухсотого порядка.
- Воспринимаемая обычно в виде дуги, форма радуги может быть круглой, если смотреть на нее с большой высоты – например, из самолета:
Круговая радуга получается из-за сферической формы капель. Отраженный свет образует окружность, центр которой находится на одной линии с глазом наблюдателя. Поэтому стоящий на земле человек не может увидеть нижнюю половину дуги.
В какое время года бывает радуга? Практически в любое. Просто зимой влагу заменяют кристаллы льда. Поэтому наблюдать это чудо природы можно всегда, когда есть сильный источник света и погодные условия для его превращения в спектр.
Каков механизм этого явления?
Простое объяснение появления радуги на небе заключается в том, что обычно мы видим солнечный свет. Белый свет, который попадает на нашу планету с огромной звезды Солнечной системы — собственно, в честь которой система и названа. Конечно же, это Солнце. Этот свет состоит из разных цветов, но пока он движется в одном направлении, он кажется белым.
Сначала в пакет — и только потом в мусорку: правила утилизации масок от МЧС
5 детских фото, глядя на которые очень трудно определить их взрослых обладателей
Благотворительная акция от “Мстителей”: звезды франшизы собираются вместе
Однако во время дождей миллионы капель заставляют цвета в белом свете разделяться и преломляться через них. Каждая капля дождя на самом деле создает свою собственную радугу, но когда их очень много, радуга становится достаточно большой, и мы можем видеть ее невооруженным глазом.
Почему идет дождь?
Объяснить это атмосферное явление с точки зрения физики достаточно легко. Сам процесс похож на образование снега, с той лишь разницей, что дождь идет при более высокой температуре воздуха. Водяной пар испаряется и несется к облакам. На высоте температура воздуха гораздо ниже. Поэтому пар превращается в ледяные кристаллики. Затем падает под действием силы земного притяжения. Во время полета кристаллики попадают под воздействие теплого воздуха и размораживаются. Когда они достигают поверхности земли, они уже являют собой капли воды. Их и называют дождем. Под воздействием ветровых потоков тучи могут переноситься на значительные расстояния. Иногда они преодолевают тысячи километров. Если в пути тучи сталкиваются друг с другом, то они объединяются. Когда их масса становится слишком высокой, начинает идти дождь. Интересно, что капли имеют идентичную форму. Они различаются только размером. Бывают капли, которые достигают даже шести миллиметров в диаметре. При столкновении с землей они разбиваются, создавая множество мелких. Больше всего дождей можно наблюдать в регионах с жарким тропическим климатом.
Почему идет дождь?
Объяснить это атмосферное явление с точки зрения физики достаточно легко. Сам процесс похож на образование снега, с той лишь разницей, что дождь идет при более высокой температуре воздуха. Водяной пар испаряется и несется к облакам. На высоте температура воздуха гораздо ниже. Поэтому пар превращается в ледяные кристаллики. Затем падает под действием силы земного притяжения. Во время полета кристаллики попадают под воздействие теплого воздуха и размораживаются. Когда они достигают поверхности земли, они уже являют собой капли воды. Их и называют дождем. Под воздействием ветровых потоков тучи могут переноситься на значительные расстояния. Иногда они преодолевают тысячи километров. Если в пути тучи сталкиваются друг с другом, то они объединяются. Когда их масса становится слишком высокой, начинает идти дождь. Интересно, что капли имеют идентичную форму. Они различаются только размером. Бывают капли, которые достигают даже шести миллиметров в диаметре. При столкновении с землей они разбиваются, создавая множество мелких. Больше всего дождей можно наблюдать в регионах с жарким тропическим климатом.
Радуга своими руками
Механизм образования радуги прост. Поэтому в качестве научного эксперимента можно сделать ее дома с детьми с помощью шланга с водой. Можно взять специальный шланг с распылителем, либо зажать горлышко и самостоятельно сделать брызги. Направляем брызги к солнцу. И вуаля! В брызгах появляется радуга.
То же самое можно проделать другим способом. Нужно взять прозрачный стакан с водой и поставить его на подоконник. Невдалеке, на полу, положить лист бумаги. Окно необходимо смочить горячей водой. Солнечные лучи, проходя сквозь стакан с водой, будут распадаться на цвета. Таким образом, на бумаге получиться увидеть радугу. Главное в этом деле – правильно настроить положение стакана и бумаги.
Полезно0
0
Не очень
Комментарии0
Я всегда любила наблюдать за природой и за ее явлениями. Радуга вызывала постоянно у меня восхищение и радость, в то же время оставаясь загадкой. Меня интересовало, как она появляется, почему именно столько цветов в радуге, и почему она дугообразная? Ответы на эти вопросы нашлись и оказались простыми и интересными.
Основные приметы
В древности считалось, что радуга – это мост, связующий небо и землю. По ней святые могут спускаться к нам, а безгрешные души – подняться на небеса.
У скандинавских народов радуга считалась мостом, соединяющим мир живых и мир мертвых. Поэтому появление радуги на небе считалось дурным предзнаменованием: кто-то умрет, но в то же самое время, этот человек по небесному мосту перейдет сразу в Верховный мир.
К природному явлению люди всегда относились с трепетом, об этом говорят такие суеверия:
- Нельзя на небо, особенно, на небесный мост показывать пальцами – в этом случае на тебя обрушатся разные несчастья;
- Если женщина никак не может зачать ребенка или не донашивает дитя до положенного срока, или у нее рождаются только девочки, она должна принести домой воды, взятой у изножья семицвета, и пить эту воду в течение недели. После этого ее заветное желание исполнится.
- В том месте, где опоры небесного моста опираются на землю, закопан старинный клад, но выкопать его может только бескорыстный человек с чистыми помыслами.
- Нельзя плавать в природном водоеме, когда на небе радужный мост, не то утонешь.
- Если увидел две радуги одновременно, станешь удачливым, если увидел три радуги – станешь богатым и здоровым, но если увидел семь радуг, то получишь власть над миром и самое великое счастье, которое только можно представить.
Волшебную фразу о последовательности цветов в радужном коромысле знает каждый ребенок. Сегодня даже дети знают, что радуга – это оптическое явление, которое возникает, когда солнечный луч преломляется в крупных дождевых каплях и тогда вода играет роль двояковыпуклой линзы и отражает вверх огромный разноцветный круг.
Опыт
Радугу можно наблюдать и с помощью водяной капли.Посадите каплю воды на палочку или травинку. Встаньте спиной к Солнцу или другому яркому источнику света
Когда лучи света образуют с направлением глаз – капля угол около 42 градусов, прозрачная капля вдруг вспыхнет чрезвычайно чистым по тону цветом!Каким?Любым!Если каплю осторожно перемещать по дуге окружности, можно увидеть все цвета радуги!
Явление дисперсии
– разложения белого света в спектр (по цветам радуги) – было открыто и исследовано И. Ньютоном. Это явление говорит о сложном составе белого света. Я отправилась в Музей Науки Лондона на представление, посвящённое сэру Исааку Ньютону. Окунувшись в атмосферу XVII века, «побывав» в воссозданной (пусть даже на сцене) лаборатории учёного, я почувствовала себя естествоиспытателем.Загляните и вы в Музей науки, узнайте больше об открытиях, сделанных Ньютоном, перейдя по ниже расположенным ссылкам.
Как самому сделать радугу
Чтобы самому сделать радугу человеку понадобиться:
- миска с водой;
- белый лист картона;
- маленькое зеркало.
Эксперимент проводится в солнечную погоду. Для этого в обычную миску с водой опускается зеркальце. Миска располагается так, чтобы солнечный свет попадающий на зеркальце отражался на листе картона. Для этого некоторое время придется менять угол наклона предметов. Поймав наклон можно наслаждаться радугой.
Наиболее быстрый способ самостоятельно сделать радугу – использовать старый CD-диск. Меняйте угол наклона диска под прямыми солнечными лучами и получите четкую яркую радугу.
Что еще следует знать?
Разобрав, почему радуга разноцветная, мы ответили не на все вопросы. Почему яркая небесная арка бывает разных размеров? От чего зависит насыщенность цвета?
Размер напрямую зависит от капель. Именно они играют роль призмы. Чем больше водяные капли, тем сильнее вытягивается радуга
Еще важно, где в данный момент находится небесное светило. Чем выше, тем меньше будет казаться радужный полукруг
Насыщенность оттенка зависит от того, что выполняет роль преломляющей призмы. Если ее получить с помощью зеркала, выбрав наиболее солнечный день, краски заиграют наиболее ярко.
А как люди в древности объясняли природный феномен и отвечали на вопрос о том, почему радуга разноцветная. Викинги, например, полагали, что радуга — это своеобразный мост между царством богов и миром людей. Индийцы объясняли яркие краски тем, что это луг бога грома. В Африке люди верили, что в месте, где радуга как бы упирается на землю, зарыты клады. Древние армяне считали, что небесная арка является поясом бога Солнца. А что думали австралийцы? Радуга у них ассоциировалась с раскрашенным змеем, который является покровителем воды.
Учащимся будет интересно почитать художественные произведения, где интересно рассказывается об уникальном явлении природы, которому многие столетия назад не могли дать какого-либо логического объяснения. Одним из них является рассказ М. Гумилевской «Почему бывает радуга?».
Исследования оптического феномена
Почему возникает радуга, люди точно узнали уже в XIII—XIV вв. еках. Историки ставят это в заслугу сразу нескольким исследователям:
- персидским астрономам аш-Ширази и аль-Фариси;
- немецкому учёному Д. Фрейбургскому.
В XVII веке размышления и наблюдения деятелей науки вновь были направлены на это явление. В 1611 году хорватским учёным и теологом М. А. де Доминисом была написана книга, в которой разъяснялось, что в основе возникновения радуги лежит физическое явление, связанное с солнечным светом, по следующей схеме:
- он преломляется при входе в дождевую каплю в воздухе;
- отражается от её внутренней поверхности;
- вновь преломляется при выходе из капли.
Через некоторое время это описание было дополнено новыми фактами. Французский физик Р. Декарт установил преобладающие углы преломления солнечных лучей при выходе из капли:
- 41,5 градуса для первичной радуги;
- 51−52 градуса для вторичной.
Получить такие данные учёный смог, проведя большой эксперимент, в рамках которого он рассмотрел десять тысяч лучей в капле. В XVIII веке английский физик И. Ньютон сделал ещё одно дополнение, выделив несколько цветов в радуге и объяснив причину их возникновения. Она заключается в том, что белый свет разлагается в спектр из-за разного угла отклонения водяными капельками света. Физик оказался абсолютно прав, однако его современники не приняли его открытия. Им была чужда идея, что самый чистый белый цвет является всего лишь смешением «грязных» цветных лучей.
Объяснение радуги с научной точки зрения
Самая первая попытка объяснить радугу с точки зрения науки закончилась не самым лучшим образом. Архиепископ Антонио Доминис, который попытался это сделать в 1611 году, был посажен в тюрьму, где и закончил свою жизнь, дожидаясь казни. Средневековая церковь вынесла ему смертный приговор за то, что его теория о возникновении радуги никак не была связана с толкованием, описанным в Библии.
Новости СМИ2
Однако спустя 26 лет Рене Декарт, являвшийся французским физиологом, философом, математиком и физиком, связал возникновение данного явления с законами отражения и преломления света в дождевой воде. А в 1672 году Исааком Ньютоном был проведен следующий опыт: он направил свет на одну из граней стеклянной призмы, на выходе из которой получился спектр непрерывных цветных полос. Учеными было выделено семь основных оттенков, которые можно увидеть в радуге.
Наблюдая за радугой, нельзя не заметить, насколько она высока. Но глядя с поверхности земли, почему-то невозможно увидеть большую часть дуги. Другое дело, если смотреть на это явление с возвышенности на низменную равнину. Тогда в поле зрения человека будет видно больше половины радужной окружности, а при особо подходящих условиях, например из иллюминатора самолета, можно разглядеть полную окружность радуги.
Как появляется
Причины возникновения радуги кроются в неоднородной природе света. Видимый нами белый свет состоит из волн различной длины, воспринимаемых глазом как разные цвета. При определенных условиях световой поток раскладывается на составляющие, так получается разноцветная дуга.
Ее образование связано с двумя оптическими явлениями:
- дифракция – отклонение луча света от первоначального направления при переходе в среду с иной плотностью;
- дисперсия – разложение света на части в спектр – из-за разного угла отклонения световых волн различной длины.
Луч Солнца, сталкиваясь с дождевой каплей, меняет траекторию движения. Часть света отражается обратно, остальной свет проходит внутри капли, под углом к первоначальному лучу. При этом слабее всего отклоняются красные составляющие видимого спектра, у которых длина волны максимальная. А самый большой угол преломления получается у волн короткой длины – фиолетовых. Достигнув внутренней поверхности капли, свет отражается от нее и выходит обратно.
Таким образом, отражаясь от внутренней и внешней поверхности капли, луч преломляется и возвращается обратно под углом относительно исходного движения. В результате этих преломлений угол между крайними границами спектра максимально увеличивается, и к наблюдателю свет возвращается в виде разноцветной полосы. Такая радуга называется первичной, и красный цвет располагается на внешней стороне ее дуги, а фиолетовый – снизу.
Радуга своими руками
Механизм образования радуги прост. Поэтому в качестве научного эксперимента можно сделать ее дома с детьми с помощью шланга с водой. Можно взять специальный шланг с распылителем, либо зажать горлышко и самостоятельно сделать брызги. Направляем брызги к солнцу. И вуаля! В брызгах появляется радуга.
То же самое можно проделать другим способом. Нужно взять прозрачный стакан с водой и поставить его на подоконник. Невдалеке, на полу, положить лист бумаги. Окно необходимо смочить горячей водой. Солнечные лучи, проходя сквозь стакан с водой, будут распадаться на цвета. Таким образом, на бумаге получиться увидеть радугу. Главное в этом деле – правильно настроить положение стакана и бумаги.
Полезно0 0 Не очень
Комментарии0
Я всегда любила наблюдать за природой и за ее явлениями. Радуга вызывала постоянно у меня восхищение и радость, в то же время оставаясь загадкой. Меня интересовало, как она появляется, почему именно столько цветов в радуге, и почему она дугообразная? Ответы на эти вопросы нашлись и оказались простыми и интересными.
Интересные факты о радуге
Вот некоторые интересные факты о радуге:
- Для того, чтобы мы могли увидеть радугу, свет должен преломляться под углом в 42 градуса.
- Для того, чтобы это природное явление образовалось в небе, нужны два компонента — солнце и дождь.
- То, что радуга состоит из семи цветов, открыл ученый Исаак Ньютон.
- Это красочное явление наблюдается только во время дождя и имеет форму вытянутой дуги, похожей на лук (оружие древних племен). Именно поэтому мы называем его радугой.
- Бывают случаи, когда одна капля дождя дважды отражает солнечный свет. Тогда появляется вторая радуга. Эти радуги представляют собой перевернутую версию первоначальной, зеркальное отражение. И цвета в них идут в обратном порядке.
- Существует такая радуга, которая появляется ночью. Она называется «лунная дуга», и это очень редкое зрелище. Ее непросто увидеть потому, что лунный свет не такой яркий, как солнечный. Поэтому, несмотря на то, что он отражает свет таким же образом, часто этого недостаточно, чтобы заставить цвета стать видимыми для нас. Еще одна причина заключается в том, что ночью обычно слишком темно, чтобы заметить «лунную дугу». Но если луна светит достаточно ярко, у вас есть шанс.
- С земли радуга часто выглядит как дуга или как полукруг; но если смотреть с большой высоты, то обнаруживается, что она имеет круглую форму.
- Вы никогда не сможете достичь конца радуги, она движется вместе с вами.
Мы рассказали вам все, что знали об этом явлении. Теперь вы вооружены всяческими интересными фактами и готовы к любым детским вопросам о радуге. Даже самым каверзным.
Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание
