Δημιουργία
Ουράνιου τόξου
Με την πρώτη ματιά, το φως του ήλιου φαίνεται συνήθως λευκό. Στην πραγματικότητα, αποτελείται από ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος. Αυτό γίνεται ορατό σε ένα ουράνιο τόξο στο οποίο το φως του ήλιου αναλύεται στα διαφορετικά χρωματικά του συστατικά - από κόκκινο έως μπλε. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται σε ένα φαινόμενο που εμφανίζεται και σε ένα πρίσμα: Μόλις τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα περάσουν από ένα μέσο - όπως είναι ο αέρας - σε ένα άλλο μέσο - όπως το γυαλί του πρίσματος - οι ακτίνες φωτός διαθλώνται στη διεπιφάνεια. Η απόκλιση είναι διαφορετική για διαφορετικά μήκη κύματος.
Αυτό το φαινόμενο μπορεί επίσης να λάβει χώρα στην ατμόσφαιρα όταν οι ακτίνες του ήλιου χτυπούν τις μικροσκοπικές σταγόνες νερού σε ένα μέτωπο βροχής. «Όταν το φως του ήλιου εισέρχεται στη σταγόνα της βροχής, διασπάται σε ένα χρωματικό φάσμα σαν ένα πρίσμα». Αυτή η διάσπαση του ηλιακού φωτός είναι μόνο το πρώτο βήμα για τη δημιουργία ενός ουράνιου τόξου.
Οι ακτίνες του ήλιου, οι οποίες αργότερα συνεισφέρουν στο ουράνιο τόξο, διαθλώνται όταν εισέρχονται στη σταγόνα της βροχής (μπλέ κύκλος) και αναλύονται στα χρωματικά τους συστατικά. Για καλύτερη επισκόπηση, το γραφικό δείχνει μόνο το κόκκινο μέρος του ηλιακού φωτός. Μετά την είσοδο, οι ακτίνες του ήλιου αντανακλώνται στο κυρτό πίσω μέρος της σταγόνας βροχής και διαθλώνται ξανά όταν βγαίνουν στο μπροστινό μέρος της σταγόνας.
Μέρος των εισερχόμενων ακτινών του ήλιου διασχίζει την σχεδόν σφαιρική σταγόνα βροχής και την εγκαταλείπει πάλι στο πίσω μέρος, όπου εκτρέπεται ξανά. Ένα άλλο μέρος, όμως, αντανακλάται στην κυρτή πίσω πλευρά και βγαίνει ξανά στην μπροστινή πλευρά. Το φως διαθλάται και πάλι στη διεπαφή μεταξύ νερού και αέρα. Η γωνία με την οποία μια ακτίνα φωτός αναδύεται από τη σταγόνα της βροχής εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης. Ωστόσο, λόγω της γεωμετρίας της πτώσης, ένας ιδιαίτερα μεγάλος αριθμός ακτινών φωτός εκτρέπεται εξίσου και μπορεί να παρατηρηθεί σε γωνία περίπου 42 μοιρών. «Αυτό το φαινόμενο δημιουργεί το σχήμα του ουράνιου τόξου». Και η γνωστή χρωματική απόκλιση στον ουρανό προκύπτει επειδή η γωνία παρατήρησης για τα μπλε χρώματα με 40 μοίρες είναι περίπου δύο μοίρες μικρότερη από ό,τι για τα κόκκινα χρώματα.
Για ένα ουράνιο τόξο, φυσικά, δεν χρειάζεστε μόνο μια, αλλά αμέτρητες σταγόνες βροχής που σπάνε και αντανακλούν το φως του ήλιου. Πρέπει επίσης να είμαστε στη σωστή θέση για να μπορούμε να δούμε το φυσικό θέαμα, καθώς οι σταγόνες της βροχής δεν αντανακλούν την ίδια ποσότητα φωτός προς κάθε κατεύθυνση. «Το περισσότερο φως φτάνει στα μάτια μας όταν η γωνία μεταξύ της οπτικής μας γραμμής στη σταγόνα της βροχής και της οπτικής μας γραμμής στο αντίθετο σημείο του ήλιου είναι περίπου 42 μοίρες. Όλες οι σταγόνες που πληρούν αυτή την προϋπόθεση σχηματίζουν ένα τόξο κύκλου - το ουράνιο τόξο », λέει ο Vollmer. Αυστηρά μιλώντας, αυτό το φως μπορεί ακόμη και να σχηματίσει έναν ολόκληρο κύκλο. «Αλλά κυρίως το τοπίο κόβεται στο κάτω μέρος του ουράνιου τόξου. Με λίγη τύχη, όμως, μπορείτε να παρατηρήσετε ολόκληρο τον κύκλο από ένα αεροπλάνο ή ένα ψηλό βουνό».
Δημιουργία ουράνιου τόξου
Γραφικό ενός ατόμου δίπλα σε ένα ουράνιο τόξο. Οι γραμμές δείχνουν την πορεία των ακτίνων του ήλιου, την κατεύθυνση των σταγόνων της βροχής και την προοπτική του ατόμου.
