Радуга в истории, или История радуги

Радуга - впечатляющее небесное явление, ее появление вместе с первыми весенними дождями является знамением возрождения природы, прихода лета, благодатного союза неба и земли, а роскошные цвета, которыми сияет радуга, в представлении предков были драгоценным убором, в который облекаются небеса.

САМО НАЗВАНИЕ "РАДУГА" ПРОИСХОДИТ ОТ СЛОВОСОЧЕТАНИЯ "РАЙСКАЯ ДУГА". Ее считали доброй предвестницей. Люди с давних времен задумывались над природой такого чудесного явления, как радуга. Человечество связало радугу со множеством поверий и легенд. К примеру, существует старинное английское поверье, согласно которому у подножия радуги можно найти горшок с золотом. Радуга вдохновляла и будет вдохновлять многих поэтов, художников и фотографов на создание ярчайших произведений искусства.

В Китае радуга символизирует небесного дракона, союз Неба и Земли, знак объединения инь и ян.

В Древней Индии радуга - это лук Индры-громовержца; кроме того, в индуизме и буддизме "радужное тело" - это высшее йогическое состояние, достижимое в царстве сансары.

В исламе радуга состоит из четырех цветов - красного, желтого, зеленого и синего, соответствующих четырем стихиям.

В некоторых африканских мифах с радугой отождествляют небесную змею, которая служит стражем сокровищ или же охватывает кольцом Землю. Согласно поверьям многих африканских народов, в тех местах, где радуга касается земли, можно найти клад (драгоценные камни, раковины каури или бисер).

Американские индейцы отождествляли радугу с лестницей, по которой можно подняться в иной мир. У инков радуга связывалась со священным Солнцем, и правители инков носили ее изображение на своих гербах и эмблемах.

В скандинавской мифологии радуга - это мост Биврест, соединяющий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов); красная полоса радуги - вечный огонь, который безвреден для Асов, но сожжет любого смертного, который попытается подняться по мосту. Охраняет Биврест Ас Хеймдалль.

В Древней Греции богиней радуги была девственная Ирида; она изображалась с крыльями и кадуцеем. Ее одеяние составляют переливающиеся цветами радуги капли росы.

В армянской мифологии радуга - это пояс Тира (древнеармянского божества письменности, искусств и наук).

В славянских мифах и легендах радугу считали волшебным небесным мостом, перекинутым с неба на землю, дорогой, по которой ангелы сходят с небес набирать воду из рек. Эту воду они наливают в облака, и оттуда она падает живительным дождем. В некоторых местностях верят, что радуга - это сверкающее коромысло, которым небесная царица Громовница (древняя богиня весны и плодородия) черпает из моря-океана воду и орошает ею поля. Это коромысло хранится на небе, и ночью его можно видеть в созвездии Большой Медведицы.

В христианстве радуга символизирует прощение, пакт между Богом и человеком - Ноем в знак того, что больше не будет всемирного потопа. В христианской символике средневековья три главных цвета радуги толкуются как образы всемирного потопа (синий), мирового пожара (красный) и новой земли (зеленый), а семь цветов - как образы Семи Таинств.

А ЧТО ЖЕ ТАКОЕ РАДУГА КАК ФИЗИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ? Какое объяснение дает наука этому феномену?

Радуга - атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении лучами Солнца (иногда и Луны) множества водяных капель (дождя или тумана) в атмосфере Земли в результате физического явления дисперсии света, т.е. разложения белого света на составляющие цвета. Радуга выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из разных цветов.

Впервые попытался объяснить явление радуги греческий философ и ученый Аристотель (384?322гг. до н. э.). Он считал, что солнечные лучи, отражаясь необычным образом от дождевого облака, образуют конус радужных лучей.

В 1304 году немецкий монах Теодорик отошел от аристотелевой гипотезы о коллективном отражении света дождевыми каплями и предположил, что каждая капелька по отдельности может создать радугу. Он подтвердил свою гипотезу экспериментальным созданием модели радуги при отражении света от сферической стеклянной колбы с водой.

Затем персидский астроном Кутбад-Динаш-Ширази (1236-1311гг.), а возможно, и его ученик Камал ал-дин ал-Фариси (1260-1320гг.) дал достаточно точное объяснение этому феномену. Примерно одновременно объяснение радуги предложил и немецкий ученый Дитер Фрейбургский.

Угол между падающим световым лучом и направлением от глаза наблюдателя на радугу был впервые измерен Робертом Бэконом в 1266 году. Было установлено, что он составляет примерно 42 градуса.

Позже общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом. На основании опытных наблюдений он пришел к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления - при входе в каплю и при выходе из нее. Далее, в 1635 году, Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в своем труде "Метеоры". В частности, он верно объяснил механизм образования первичной и вторичной радуги, а также распределение интенсивности света при формировании радуги.

Затем И. Ньютон в своем трактате "Оптика" дополнил теорию Декарта и де Доминиса тем, что разъяснил причины возникновения цветов радуги. В радуге при этом И. Ньютон выделял семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.

ПОЛНАЯ ЖЕ ТЕОРИЯРАДУГИ С УЧЕТОМ ДИФРАКЦИИ СВЕТА, которая зависит от соотношения длины волны света и размера капли, была построена лишь в XIX веке учеными Дж.Б. Эри (1836) и Дж.М. Пернтером (1897).

Следует иметь в виду, что на самом деле спектр радуги непрерывен и его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков, но, несмотря на это, во многих странах мира в нем выделяют 7 или 6 (например, в Японии и англоязычных странах) цветов.

Цвета в радуге расположены в последовательности, соответствующей спектру видимого света. Как известно, существуют мнемонические фразы для запоминания этой последовательности. Этих фраз достаточно много, на разных языках. Вот на русском некоторые из них: Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан; Как Однажды Жак-Звонарь Головой Сломал Фонарь; Крот Овце, Жирафу, Зайке Голубые Сшил Фуфайки, а также на английском: RichardОfYorkGaveBattleInVain и т. д. В этих фразах начальная буква каждого слова соответствует начальной букве названия определенного цвета.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение стр. 3

Глава 1. Природное явление - радуга стр. 4

Глава 2. Получение радуги в домашних условиях стр. 7

Заключение стр. 8

Список источников и литературы стр. 9

Приложение № 1 стр. 10

Приложение № 2 стр. 11

Приложение № 3 стр. 11

Приложение № 4 стр. 12

Приложение № 5 стр. 12

Приложение № 6 стр. 13

Приложение № 7 стр. 14

Приложение № 8 стр. 15

Приложение № 9 стр. 15

Введение

Разноцветное коромысло через реку повисло

(Загадка, ответ - радуга)

Каждый человек хотя бы раз в жизни любовался чудесным природным явлением - радугой.

Как правило, радуга появляется после дождя.

Я много раз видел радугу, и всегда ее появление приводило меня в восторг. Летом в один из солнечных дней начался дождь: теплый, мелко моросящий. После того как он прекратился, я первым увидел в небе радугу.

Я захотел узнать - что же такое радуга и как она появляется.

Цель исследования: определить, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги, и можно ли получить радугу в домашних условиях.

Объект исследования - природное явление радуга.

Предмет исследования - происхождение радуги.

Задачи исследования - найти ответы на следующие вопросы:

Как появляется радуга?

Радуга появляется только в солнечную погоду или ее можно увидеть ночью?

Можно ли получить радугу в домашних условиях?

Выдвинутые гипотезы (предположения):

Предположим, что радуга появляется только в солнечный день после дождя.

Предположим, что ночью радугу в природе увидеть невозможно.

Предположим, что радугу можно получить, если заменить солнечные лучи искусственным источником света.

Основные методы: изучение литературы, наблюдение, эксперимент.

Природное явление - радуга

Что же такое радуга? Почему в небе появляется такая красочная, цветная дуга?

На данные вопросы я нашел ответы в детских энциклопедиях.

Солнечным днем в любой момент можно увидеть радугу - достаточно взять шланг и начать поливать цветы в саду. Если при этом встать спиной к солнцу, то обязательно увидишь радугу, которая появляется от лучей солнца, освещающих водные брызги.

Так же возникает и настоящая радуга, только в этом случае солнечные лучи проходят не сквозь мелкие брызги воды, а сквозь завесу дождя, который идет где-то в отдалении. Радуга появляется, когда мы стоим спиной к солнцу, а перед нами идет дождь.

Но ведь обычный солнечный свет мы видим как белый или бесцветный. Почему же проходя через брызги воды, солнечные лучи образуют радугу?

Оказывается, свет вовсе и не белый, на самом деле он состоит из разных цветов. Когда солнечный свет проходит сквозь воздух, мы видим его как белый свет. Но стоит на пути солнечных лучей появиться дождевой капле, как солнечный луч, проходя через эту каплю и дважды преломляясь, образует радугу: составляющие солнечный луч разноцветные лучи изменяют свое направление и отклоняются на неодинаковые углы - расходятся в виде веера (преломляются). Свет разбивается, потому что более короткие волны такие, как синие, изгибаются сильнее, чем более длинные, такие как красные. Разрозненные лучи отражаются обратной стороной капель и на выходе снова преломляются. Эти лучи попадают в наш глаз порознь, в виде яркой радуги.

Радуга - это множество отдельных дождевых капель, выполняющих роль крошечных зеркал. Они сначала преломляют падающие на них солнечные лучи, разлагая белый свет на все цвета, а потом отражают своей внутренней стороной, делая их доступными нашему глазу (приложение № 1).

Каждый цвет радуги получается благодаря тому, что разные лучи выходят из преломляющей капли дождя (призмы) под разными друг от друга углами, и мы видим четкие аккуратные полоски разных цветов.

Количество этих цветов всегда 7 и они расположены в строгой последовательности - у каждого цвета свое строго закрепленное за ним место.

Когда солнечный свет попадает на скошенный торец зеркала, грань стеклянной призмы или поверхность мыльного пузыря, то нам удается увидеть в нем целый набор цветов. В каждом из этих случаев происходит то, что белые лучи распадаются в соответствии с длинами волн на красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые цвета.

В результате перед нашими глазами предстает полоска, состоящая из параллельных линий разного цвета, причем на их границах один цвет плавно переходит в другой. Такая полоска называется спектр. Красная линия всегда находится на одном конце спектра, а фиолетовая - на другом. Это определяется различием длины волн лучей различного цвета: она возрастает от фиолетового к красному. Поэтому, глядя на радугу, мы видим, что на вершине ее всегда красный цвет, а внизу - фиолетовый.

Радуга, по сути, является спектром, раскинувшимся дугой по небу.

Многие знают фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

Каждое слово этой фразы начинается с буквы, обозначающей цвет: каждый (Красный) охотник (Оранжевый) желает (Желтый) знать (Зеленый), где (Голубой) сидит (Синий) фазан (Фиолетовый). Вот так легко запомнить цвета радуги.

Но действительно ли белый цвет состоит из семи цветов?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы с мамой провели обратный опыт. Если белый цвет состоит из семи цветов, то семь цветов должны дать белый цвет.

Я разделил белый круг на 7 равных частей и раскрасил в цвета радуги. Дальше мы продели сквозь центр круга шариковую ручку и закрепили его. Раскрутив круг, мы увидели, как разноцветный диск «превратился» в белый (приложение № 2).

Радуга, которая возникает после дождя или в брызгах фонтанов, водопадов - это первичная радуга. Но встречаются и две радуги одновременно: вторая радуга выше первой, но менее яркая и цвета в ней расположены в обратном порядке (приложение № 3).

Чтобы увидеть радугу, нужно находиться строго между солнцем (оно должно быть сзади вас) и дождем, водопадом, брызгами воды (они должны быть перед вами).

В природе встречаются различные виды радуги. Очень редкое природное явление - огненная радуга, а бывает радуга без дождя (приложение № 4).

Вывод: радуга появляется в солнечную погоду после дождя либо в брызгах водопада, когда солнечные лучи проходят сквозь капли воды.

В интернете я нашел уникальные фотографии ночной радуги. Оказывается радугу можно увидеть не только днем в солнечную погоду, но и ночью (приложение № 5).

Лунная радуга (также известная как ночная радуга) - это радуга, порождаемая луной в большей степени, чем солнцем. Лунная радуга более бледная, чем обычная. Это объясняется тем, что лунный свет менее яркий, чем солнечный. Лунная радуга всегда находится на противоположной от луны стороне неба.

Мы привыкли, что радуга бывает летом, когда идет дождь. Но можно увидеть радугу и в холодную погоду: над ледником, над домами (приложение № 6).

Два человека не могут видеть одну и ту же радугу. Свет, отраженный от определенных дождевых капель, отражается от других капель с совершенно разного угла для каждого из нас. Это создает и разный образ радуги.

Так как два человека не могут находиться в одном и том же месте, они не могут видеть одну и ту же радугу. Более того, даже каждый наш глаз видит разную радугу

Вывод: радугу можно увидеть практически в любое время суток, даже ночью в зимнюю стужу.

Получение радуги в домашних условиях

Для проверки своих предположений я провел несколько опытов.

Опыт первый.

Оборудование: компакт - диск, источник света - электрическая лампа.

Я взял компакт - диск и поймал луч электрической лампы. Получилась вот такая радуга (приложение № 7). Чем острее угол, тем цветовая гамма лучей ярче.

Опыт второй.

Оборудование: таз, наполненный водой; зеркальце на подставке, установленное в воде; источник света - фонарик.

Мы с мамой поставили таз с водой на пол и опустили в него зеркало. Зеркальцем «поймали» луч фонарика, в результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала, на белом листе бумаги возникла радуга. При этом свет был выключен. Получилась такая радуга (приложение № 8).

Опыт третий.

Оборудование: таз, мыльный раствор, проволока.

Я налил в таз воды, добавил туда мыло (шампунь). Свернул проволоку в кольцо и опустил его в мыльный раствор. Подержав его в растворе, аккуратно вынул колечко из него - внутри кольца образовалась пленка. Посмотрев под ярким светом с обратной стороны на мыльную пленку в кольце, я увидел там полосы цветов, как у радуги (приложение № 9).

Вывод: проведенные опыты подтвердили мои предположения - радугу действительно можно получить в домашних условиях, даже с помощью искусственного света.

Заключение

Тема радуги меня очень заинтересовала, я изучил литературу, провел опыты. Все выдвинутые мной предположения в основном подтвердились.

Радуга - удивительное явление природы, можно сказать чудо природы, которое никогда не перестанет нас восхищать. Теперь мы знаем, что радугу можно получить и дома, в любое время. «Домашняя» радуга ничуть не хуже природной и от нее тоже становится радостнее на душе.

Список источников и литературы

Азбука природы. Более 1000 вопросов и ответов о нашей планете, ее растительном и животном мире. Москва, издательский дом «Ридерз Дайджест», 1997 г., с. 15.

Большая энциклопедия знаний. Москва, издательство «ЭКСМО», 2012 г., с. 113.

Я познаю мир: Детская энциклопедия. Физика/ под ред. О. Г. Хинн. Москва, ООО «Издательство АСТ-ЛТД», 1998 г., с. 480.

Статья на сайте http://potomu.ru/world/461.html .

Материалы сайта www.astronet.ru .

Приложение № 1.

Приложение № 2

Обратный опыт.

Приложение № 3

Двойная радуга.

Приложение № 4.

Огненная радуга.

Приложение № 5.

Ночная лунная радуга.

Радуга ночью над водопадом.

Приложение № 6.

Радуга в холодную погоду.

Радуга над ледником.

Приложение № 7.

Опыт с компакт-диском.

Приложение № 8.

Опыт с зеркалом.

Приложение № 9.

Окологоризонтальная дуга.

Известна как “огненная радуга”. Цветные полосы возникают прямо на небосводе в результате прохождения света через кристаллы льда в перистых облаках, покрывая небо “радужной пленкой”. Этот природный феномен очень трудно увидеть, так как и кристаллы льда, и солнечный свет должны оказаться под определенным углом друг к другу, чтобы создать эффект “огненной радуги”

Призрак Броккена.

В некоторых районах Земли можно наблюдать удивительное явление: человек, стоящий на холме или горе, за спиной которого восходит или заходит солнце, обнаруживает, что его тень, упавшая на облака, становится неправдоподобно огромной. Это происходит из-за того, что мельчайшие капли тумана особым образом преломляют и отражают солнечный свет. Свое название явление получило по имени вершины Броккен в Германии, на которой, из-за частых туманов, можно регулярно наблюдать этот эффект.

Околозенитная дуга.

Околозенитная дуга - это дуга с центром в точке зенита, расположенная выше Солнца приблизительно на 46 градусов. Она видна редко и только в течение нескольких минут, имеет яркие цвета, четкие очертания и всегда параллельна горизонту. Стороннему наблюдателю она напомнит улыбку Чеширского Кота или перевернутую радугу.

Туманная радуга.

Туманный ореол похож на бесцветную радугу. Как и обычная радуга, этот ореол образуется путем преломления света через водяные кристаллы. Однако, в отличие от облаков, формирующих обычную радугу, туман, рождающий этот ореол, состоит из более мелких частиц волы, и свет, преломляясь в крошечных капельках, не расцвечивает его.

Глория.

Когда свет подвергается эффекту обратного рассеивания (дифракция света, ранее уже отраженного в водяных кристаллах облака), он возвращается от облака в том же направлении, по которому падал, и образует эффект, получивший название “Глория”. Наблюдать этот эффект можно только на облаках, которые находятся прямо перед зрителем или ниже его, в точке, которая находится на противоположной стороне к источнику света. Таким образом, увидеть Глорию можно только с горы или из самолета, причем источники света (Солнце или Луна) должны находиться прямо за спиной наблюдателя. Радужные круги Глории в Китае еще называют Светом Будды. На этой фотографии прекрасный радужный ореол окружает тень воздушного шара, упавшую на находящееся ниже него облако.

Гало в 22 градуса.

Белые световые окружности вокруг Солнца или Луны, которые возникают в результате преломления или отражения света находящимися в атмосфере кристаллами льда или снега, называются гало. В атмосфере присутствуют небольшие кристаллы воды, и когда их грани образуют прямой угол с плоскостью, проходящей через Солнце, того, кто наблюдает эффект, и кристаллы, на небе становится виден характерный белый ореол, окружающий Солнце. Так грани отражают лучи света с отклонением на 22 градуса, образуя гало. В холодное время года гало, образованные кристаллами льда и снега на поверхности земли, отражают солнечный свет и рассеивают его в разных направлениях, образуя эффект под названием “бриллиантовая пыль”.

Радужные облака.

Когда Солнце располагается под определенным углом к капелькам воды, из которых состоит облако, эти капли преломляют солнечный свет и создают необычный эффект “радужного облака”, окрашивая его во все цвета радуги. Своей расцветкой облака, как и радуга, обязаны различной длине волн света.

Лунная дуга.

Темное ночное небо и яркий свет Луны часто порождают явление, именуемое “лунной радугой” - радуга, появляющаяся в свете Луны. Такие радуги располагаются на противоположной от Луны стороне небосвода и чаще всего кажутся абсолютно белыми. Впрочем, иногда их можно увидеть во всей красе.

Паргелий.

“Паргелий” в переводе с греческого - “ложное солнце”. Это одна из форм гало (см. пункт 6): на небе наблюдается одно или несколько дополнительных изображений Солнца, расположенных на той же высоте над горизонтом, что и настоящее Солнце. Миллионы кристаллов льда с вертикальной поверхностью, отражающие Солнце, и образуют это красивейшее явление.

Радуга.

Радуга - самое красивое атмосферное явление. Радуги могут принимать различные формы, общим для них является правило расположения цветов - в последовательности спектра (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). Радуги можно наблюдать, когда Солнце освещает часть неба, а воздух насыщен капельками влаги, например, во время или сразу после дождя. В древности появлениям радуги на небе придавали мистический смысл. Увидеть радугу считалось хорошим предзнаменованием, проехать или пройти под ней сулило счастье и успех. Двойная радуга, как говорили, приносит удачу и исполняет желания. Древние греки верили, что радуга - это мост на небо, а ирландцы считали, что на другом конце радуги находится легендарное золото лепреконов.

Северное сияние.

Свечение, наблюдаемое на небе в полярных областях, называют северным, или полярным сиянием а так же южным - в Южном полушарии). Предполагается, что этот феномен существует также и в атмосферах других планет, например Венеры. Природа и происхождение полярных сияний - предмет интенсивных исследований, и в этой связи были разработаны многочисленные теории.” Полярные сияния, как считают ученые, возникают вследствие бомбардировки верхних слоев атмосферы заряженными частицами, движущимися к Земле вдоль силовых линий геомагнитного поля из области околоземного космического пространства, называемой плазменным слоем. Проекция плазменного слоя вдоль геомагнитных силовых линий на земную атмосферу имеет форму колец, окружающих северный м южный магнитные полюса (авроральные овалы)”.

Конденсационный (инверсионный) след.

Конденсационные следы - это белые полосы, оставляемые в небе самолетами. По своей природе они являются сконденсированным туманом, состоящим из влаги, находящейся в атмосфере и выхлопных газах двигателей. Чаще всего эти следы недолговечны - под воздействием высоких температур они попросту испаряются. Однако некоторые из них спускаются в более низкие слои атмосферы, образуя перистые облака. Экологи считают, что преобразованные таким образом конденсационные следы самолетов оказывают негативное влияние на климат планеты. Тонкие высотные перистые облака, которые получаются из видоизмененных самолетных следов, препятствуют прохождению солнечных лучей и как следствие понижают температуру планеты, в отличие от обычных перистых облаков, которые способны сохранять тепло земли.

След выхлопных газов ракеты.

Воздушные потоки в высоких слоях атмосферы деформируют инверсионные следы космических ракет, а частички выхлопных газов преломляют солнечный свет и окрашивают следы во все цвет радуги. Огромные разноцветные завитки тянутся на несколько километров по всему небу перед тем, как испариться.

Поляризация.

Поляризация - это ориентированность электромагнитных колебаний световой волны в пространстве. Поляризация света возникает, когда свет под определенным углом падает на поверхность, отражается и становится поляризованным. Поляризованный свет также свободно распространяется в пространстве, как и обычный солнечный свет, но человеческий глаз, как правило, не способен уловить изменение цветовых оттенков в результате усиления эффекта поляризации. Этот снимок, сделанный при помощи широкоугольного объектива с поляризационным фильтром показывает, какой интенсивно-синий цвет придает небу электромагнитный заряд. Такое небо мы можем увидеть только через фильтр фотокамеры.

Звездный след.

Невидимый невооруженным глазом “звездный след” можно запечатлеть на фотокамеру. Этот снимок был сделан ночью, при помощи камеры, установленной на штатив, с полностью открытой диафрагмой объектива и более чем часовой выдержкой. На фотографии показано “движение” звездного неба - естественное изменение положения Земли в результате вращения заставляет звезды “двигаться”. Единственная неподвижная звезда - Полярная, которая указывает на астрономический Северный полюс.

Сумеречные лучи.

Сумеречные лучи - расходящиеся пучки солнечного света, которые становятся видны благодаря освещению ими пыли в высоких слоях атмосферы. Тени от облаков образуют темные полосы, а между ними распространяются лучи. Этот эффект наблюдается, когда Солнце находится низко над горизонтом перед закатом или после рассвета.

Мираж.

Оптический эффект, обусловленный преломлением света при прохождении через слои воздуха разной плотности, выражается в возникновении обманного изображения - миража. Миражи можно наблюдать в жарком климате, особенно в пустынях. Ровная поверхность песка вдалеке становится похожей на открытый источник воды, особенно если смотреть вдаль с дюны или холма. Похожая иллюзия возникает в городе в жаркий день, на нагретом лучами солнца асфальте. На самом деле “водная поверхность” - это ни что иное, как отражение неба. Иногда миражи показывают целые объекты, находящиеся на большом расстоянии от наблюдателя.

Столбы света.

Плоские кристаллы льда отражают свет в верхних слоях атмосферы и образуют вертикальные столбы света, словно выходящие из земной поверхности. Источниками света могут являться Луна, Солнце или огни искусственного происхождения.

А это явление, которое жители острова Мадейра, что в Атлантическом океане, наблюдали однажды, не поддается никакой классификации.

Радуга всегда привлекала внимание человека своей невероятной красотой и необычностью. Только далеко не все могут объяснить, что она собой представляет, откуда появляется. И правда, как выглядит радуга? Попробуйте описать это интереснейшее явление человеку, который ни разу с ним не сталкивался. Получится? Давайте попробуем вместе.

Как выглядит радуга

Если взять пять разных красок, размашисто нарисовать полукругом полосы одна за другой на голубом небе, то получится нечто, похожее на указанное чудо.

Описывают ее по-разному. Но любой наблюдатель может найти сходные черты явления. Во-первых, она всегда представляет собой кусочек дуги. В лучшем случае - половину кольца, каждый кончик которого упирается в землю. Иногда можно наблюдать лишь кусочек дуги. Это зависит от положения наблюдателя. Древние люди преклонялись перед этим явлением, считали его особым «знамением». Естественно, каждый должен был знать, как выглядит радуга, чтобы не пропустить такого небесного «послания». Да и нынче, чего греха таить, люди с удовольствием любуются этим явлением. Даже говорят, что это знак предстоящей удачи. Радугу сравнивают с «небесным коромыслом», мостом, воротами и так далее. Она возникает «ниоткуда», ни на что не опирается. Ее нельзя потрогать, только восторженно смотреть. Ее значение трактуют однозначно - только в положительном смысле. Ни один народ на Земле не считал эту красоту чем-то греховным или дурным знаком. Чего нельзя сказать об исследовании этого явления.

Из истории

Церковь не приветствовала попытки ученых вникнуть в процессы образования радуги. Она настаивала на том, что Господь создает все физические явления в природе. Примеры этому можно найти в истории XVII века. Так, ученый Доминис, попытавшийся проводить подобные исследования, был отлучен от церкви и посажен под стражу. Приговора инквизиции он не дождался, скончавшись в остроге. Тем не менее, его труп был сожжен (так поступали с еретиками). Такая же участь ждала и других пытливых исследователей. Хотя ход мыслей у них был в целом правильным. Очевидно, рассуждая о том, как выглядит радуга, почему она возникает, они должны были подобраться к основным оптическим законам. Выводы удалось сделать ученому чеху Марку Марця.

Природа белого света

Так бывает, что человек исследует одно небольшое явление, а получает выводы, которые потом будут названы фундаментальными. То есть с маленького эксперимента может начаться переворот в науке. Ныне знаменитого чеха интересовали в природе, примеры которых он наблюдал в повседневной жизни. Только его не устраивали объяснения Церкви по поводу божественности их происхождения. Он проводил простые эксперименты с солнечными лучами. А именно рассматривал лучи, проходящие через граненые стекла. Однажды, возможно случайно, в его руки попал кусок, отдаленно напоминающий призму. Он пропустил сквозь нее тонкий луч в темном помещении. Удивлению его не было предела. В кусок стекла вошел один луч, а вышло целых пять, причем разноцветных! Так была доказана экспериментально сложная структура Позже ее теоретически обосновал Ньютон.

Что происходит в призме и как это связано с появлением радуги?

Когда белый луч заходит в иную среду, то он преломляется. Так как он состоит из разных волн, то каждая из них ведет себя по-своему. При прохождении через плоские поверхности этого нельзя увидеть. А вот в призме, напоминающей пирамидку, белый свет разлагается на спектр. То есть волна определенного цвета преломляется по-своему. На выходе получается уже не белый луч, а радужная полоса. Теперь вспомним, что изучаемое явление появляется во время дождя. Солнечные лучи проходят сквозь капельки, каждая из которых напоминает призму, и разделяются на спектр. А зритель видит в небе радугу. Кажется, что ее нарисовали в воздухе. Волшебство этого явления вряд ли исчезнет, даже если полностью понять механизм его возникновения.

Какие цвета у радуги?

Далеко не все воспринимают это явление одинаково. Это зависит от конкретных условий, даже особенностей сетчатки глаза человека. Но это не значит, что радуги появляются по-разному. Нет, они все одинаковы, просто иногда определенные цвета менее заметны. Иной раз само явление выглядит бледным, а иногда - очень ярким. Просмотрев теорию, можно с точностью сказать, какие цвета у радуги должны быть. Сначала идет красный. Следом за ним проявляется оранжевый. Они могут сливаться в одну полосу для человека с невысокой чувствительностью сетчатки. Потом проявляются желтый и зеленый цвет. Следом - голубой с синим. Они также могут восприниматься одной полосой дуги. Заканчивается она фиолетовым. Такую «идеальную» радугу редко можно наблюдать. Разве что в лабораторных условиях. Есть даже стишок для детей, по которому запоминают цвета радуги. Вот он: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Первые буквы слов аналогичны названию цвета, составляющего это великолепное явление природы.

Можно ли увидеть радугу без дождя?

Если понять, как она образуется, то вопрос покажется весьма странным. Для того чтобы получилась радуга, нужны два условия: солнечный свет и капли воды, разбрызганные в воздухе (на поверхности растений). Когда такое получается? Красивая радуга (фото) может образоваться в водопаде или струях фонтана. При этом все условия соблюдаются. Здесь важно учитывать, что увидеть радугу можно тогда, когда наблюдатель стоит между водяной «взвесью» и солнцем. Так, если есть такая возможность, в погожий день побродите вокруг фонтана. Вы обязательно найдете такой ракурс, когда в воздухе возникнет это великолепное явление. Еще оно иной раз возникает в сильном прибое, когда волны распадаются на множество брызг. Если при этом ярко светит солнце, то можно увидеть разноцветные полосы в воздухе.

Взгляд с небес

Надо понимать, что основные природные явления имеют свои закономерности. Если говорить о радуге, то они достаточно изучены. Так, людей интересовало, почему она выглядит кусочком окружности? Оказывается, это зависит от точки, из которой ее наблюдать. Лучи солнца, преломляясь, попадают в глаза человека. Все они прямые. Если нарисовать их на листе бумаги, то получится именно дуга. А если смотреть на нее сверху, то выглядеть она будет радужным кольцом. Достаточно редко можно увидеть несколько «небесных мостов». Они возникают, когда солнечный свет преломляется не один раз в капельках. Описаны случаи появления на небосводе двух, трех и сразу пяти радуг. Великолепное зрелище!

Иное восприятие радуги

Научное обоснование явления скучно. Оно несопоставимо с теми ощущениями, которые испытывает зритель. Иной раз даже жаль, что все так подробно объяснено наукой. в том числе и этот «знак небес», наполняют зрителей ощущением невероятной радости, необыкновенного чуда. Оно даже описано в Святом Писании. Это был знак от Господа многострадальному праведнику. Когда Ной, спасаясь от потопа, плавал в бурных водах без надежды, но с глубокой верой в душе, ему даровано было знамение. Им стала радуга, появившаяся в небесах после ливня, длившегося сорок суток. Ной понял, что спасен. Именно с той поры, разноцветную дугу стали считать хорошей приметой, знаком от Всевышнего. Говорят, что она появляется только хорошим, праведным людям. А вы сами видели радугу?

Инструкция

Как установил Ньютон, белый световой луч получается в результате взаимодействия лучей разного цвета: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего, фиолетового. Каждый цвет характеризуется определенной длиной волны и частотой колебаний. На границе прозрачных сред скорость и длина световых волн изменяются, частота колебаний остается прежней. Каждый цвет имеет свой собственный коэффициент преломления. Меньше всего от прежнего направления откланяется луч красного цвета, чуть больше оранжевый, затем желтый и т.д. Наибольший коэффициент преломления имеет фиолетовый луч. Если на пути светового луча установить стеклянную призму, то он не только отклонится, но и распадется на несколько лучей разного цвета.

А теперь . В природе роль стеклянной призмы выполняют дождевые капли, с которыми сталкиваются солнечные лучи при прохождении через атмосферу. Поскольку плотность воды больше , световой луч на границе двух сред преломляется и разлагается на составляющие. Далее цветовые лучи движутся уже внутри капли до столкновения с ее противоположной стенкой, которая также является границей двух сред, и, к тому же, обладает зеркальными свойствами. Большая часть светового потока после вторичного преломления будет продолжать движение в воздушной среде за каплями дождя. Некоторая же его часть отразится от задней стенки капли и выйдет в воздушную среду после вторичного преломления на передней ее поверхности.

Процесс этот происходит сразу во множестве капель. Чтобы увидеть радугу, наблюдатель должен стоять спиной к Солнцу и лицом к стене дождя. Спектральные лучи выходят из дождевых капель под разными углами. От каждой капли в глаз наблюдателя попадает только один луч. Лучи, выходящие из соседних капель сливаются, образуя дугу. Таким образом, от самых верхних капель в глаз наблюдателя попадают лучи красного цвета, от тех, что ниже – оранжевого и т.д. Сильнее всего откланяются фиолетовые лучи. Фиолетовая полоска будет нижней. Радугу в форме можно видеть, когда Солнце находится под углом не более чем 42° относительно горизонта. Чем выше поднимается Солнце, тем меньше размеры радуги.

Вообще-то, описанный процесс несколько сложнее. Световой луч внутри капли отражается многократно. При этом может наблюдаться не одна цветовая дуга, а две – радуга первого и второго порядка. Внешняя дуга радуги первого порядка окрашена в красный цвет, внутренняя – в фиолетовый. У радуги второго порядка наоборот. Выглядит она обычно на много бледнее первой, поскольку при многократных отражениях интенсивность светового потока уменьшается.

Значительно реже в небе могут наблюдаться три, четыре и даже пять цветных дуг одновременно. Подобное наблюдали, например, жители Ленинграда в сентябре 1948 года. Это объясняется тем, что радуга может возникать также и в отраженных солнечных лучах. Такие многократные цветовые дуги могут наблюдаться над обширной водной поверхностью. При этом отраженные лучи идут снизу вверх,