Она всегда убегает
Все хоть раз пытались: увидел радугу, побежал к ней — а она отодвинулась. Добежал до края леса, где она «стояла», — а она уже дальше. Радугу невозможно догнать, обойти сзади или потрогать.
Это не потому, что она волшебная. Это потому, что радуга — не предмет. Она не висит в определённом месте неба, как облако. Её вообще нет там, куда ты смотришь.
Радуга — это картинка, которую специально для тебя собирают миллионы падающих капель. Стоит тебе сделать шаг вбок, и её начинают собирать уже другие капли. Ты видишь новую радугу, просто очень похожую на старую.
Разберёмся по порядку: сначала что происходит в одной капле, потом — почему из этого получается дуга.
Что происходит внутри капли
Солнечный свет белый, но внутри него спрятаны все цвета сразу. Это уже давно проверено призмой: стеклянный клинышек раскладывает белый луч в радужную полоску.
Капля дождя работает как крошечная круглая призма. Вот что случается с лучом, который в неё попал:
- Луч входит в каплю и преломляется — то есть ломается, меняет направление. Так же ломается ложка, если опустить её в стакан с водой: вода «сдвигает» то, что мы видим.
- Внутри капли луч добирается до задней стенки и отражается от неё, как от зеркала.
- На выходе он преломляется ещё раз и вылетает обратно — примерно туда, откуда прилетел.
Ключевое происходит на первом и третьем шаге. Разные цвета ломаются по-разному: фиолетовый сильнее всех, красный слабее всех. Поэтому из капли выходит не белый луч, а маленький разложенный веер цветов.
Одна капля даёт крошечную вспышку. Радугу делают миллионы капель разом.
Почему радуга круглая
Вот самое неожиданное. Из капли свет выходит не куда попало, а под строго определённым углом.
Красный луч выходит из капли под углом примерно 42 градуса к той линии, вдоль которой в каплю пришёл солнечный свет. Фиолетовый — под углом примерно 40 градусов. Остальные цвета — между ними.
Что это значит для тебя? Что ты увидишь красный свет только от тех капель, которые находятся ровно под 42 градусами от линии «Солнце — твоя голова — твоя тень». А таких капель на небе не одна и не две: они образуют окружность.
Поэтому радуга — всегда дуга правильной окружности. Её центр находится ровно напротив Солнца: там, где на земле лежит тень твоей головы. Чем ниже Солнце, тем выше поднимается радуга; если Солнце поднялось выше 42 градусов над горизонтом, радуги с земли не увидеть вовсе — её центр уходит слишком глубоко под горизонт.
И ещё: раз угол отмеряется от твоих глаз, то у человека, стоящего рядом с тобой, радугу собирают другие капли. У вас двоих радуги разные. Просто вы этого никогда не замечали.
Красный сверху, фиолетовый снизу
Порядок цветов в радуге всегда один и тот же, и он не случаен. Снаружи — красный, внутри — фиолетовый.
Так получается из-за тех самых углов. Красный выходит под большим углом — значит, красные капли для тебя те, что повыше. Фиолетовый под меньшим — эти капли ниже. Вот и весь порядок.
Иногда над яркой радугой видна вторая, побледнее. У неё цвета идут наоборот: красный внизу, фиолетовый вверху. Это тоже не случайность: во второй радуге свет отражается внутри капли не один раз, а два, и от этого порядок переворачивается. Вторая радуга всегда слабее, потому что при каждом отражении часть света уходит наружу и теряется.
А между первой и второй радугой небо заметно темнее, чем снаружи и внутри. У этой полосы есть имя — тёмная полоса Александра, по имени древнегреческого учёного, который описал её почти две тысячи лет назад. Оттуда к твоим глазам не приходит ни один отражённый луч: углы не позволяют.
Сделай радугу сам
Ждать дождя необязательно. Тебе нужно только Солнце и мелкие брызги.
Если брызги совсем мелкие, как туман, радуга может получиться почти белой. Это тоже настоящее природное явление — его называют белой радугой или туманной дугой. В очень маленьких капельках цвета размазываются и перекрывают друг друга.
Где ещё прячется радуга
Раз дело в преломлении, радугу можно поймать не только в воде:
- на компакт-диске или на голограмме банковской карты — правда, там цвета разделяет не преломление, а мельчайшие бороздки на поверхности;
- в мыльном пузыре — там цвета получаются по-другому, из-за тонкой плёнки, но принцип похож: свет разделяется;
- в толстом гранёном стакане на солнечном подоконнике;
- в пелене водяной пыли у водопада или фонтана.
А ещё бывает лунная радуга — от света Луны. Она настолько тусклая, что глаз почти не различает в ней цветов и видит бледную серую дугу. На фотографии с долгой выдержкой цвета проявляются.
Главное в трёх строчках
- Каждая капля дождя преломляет, отражает и снова преломляет солнечный луч, разделяя его на цвета.
- Свет выходит из капли под строго определённым углом — около 42 градусов для красного и 40 для фиолетового, — поэтому радуга всегда круглая и всегда напротив Солнца.
- Радуга — не предмет в небе, а картинка для конкретных глаз: у каждого наблюдателя она своя.