Odwrócona Tęcza: Rzadkie Zjawisko Optyczne na Niebie
- Szczegóły
Tęcza, malowniczy łuk kolorów na niebie, fascynuje ludzkość od wieków. To zjawisko optyczne jest wynikiem złożonej interakcji światła słonecznego z kroplami deszczu. Tęcza to jedno z najbardziej rozpoznawalnych i zachwycających zjawisk na niebie. Z naukowego punktu widzenia jest to zjawisko fizyczne i meteorologiczne, które manifestuje się jako wielobarwny łuk.
Niezwykle rzadki łuk okołozenitalny, przypominający uśmiech na niebie lub odwróconą tęczę, pojawia się na horyzoncie niezwykle rzadko. Należy do zjawisk optycznych, które powstają w atmosferze. Przyjmuje formę pomniejszonej tęczy, obróconej "do góry nogami", która otacza Słońce w zenicie. Jeszcze rzadziej powstaje zamknięty łuk zenitalny, który nazwany jest łukiem Kerna. Po raz pierwszy został sfotografowany dopiero w 2007 r.
Powstawanie Tęczy i Łuku Okołozenitalnego
Aby tęcza mogła powstać, muszą zostać spełnione dwa podstawowe warunki: obecność światła słonecznego oraz zawieszonych w powietrzu kropel wody, najczęściej pochodzących z deszczu. Kluczem do zrozumienia, jak powstaje tęcza, jest prześledzenie drogi, jaką promień słoneczny pokonuje wewnątrz pojedynczej kropli. Proces ten składa się z trzech fundamentalnych etapów.
- Światło wpadające do kropli ulega załamaniu, czyli zmienia swój kierunek.
- Wewnątrz kropli, dochodzi do wewnętrznego odbicia od jej tylnej ścianki.
- Opuszczając kroplę, światło jest ponownie załamywane.
To właśnie podczas tych dwóch załamań zachodzi kluczowe zjawisko - rozszczepienie światła. Tęcza, którą widzimy, to fragment idealnego okręgu. Powstaje ona ze światła odbitego od kropel deszczu pod bardzo konkretnym kątem, wynoszącym od 40 do 42 stopni względem linii łączącej Słońce z okiem obserwatora.
Łuk okołozenitalny powstaje, po załamaniu światła słonecznego na drobniutkich kryształkach lodu o kształcie sześciokątnych płytek. Promienie świetlne załamują się pod dużym kątem (niemal 90 stopni), co sprawia dużą separację kolorów dlatego tęczowe barwy są jeszcze czystsze niż w tradycyjnej tęczy. Aby łuk ten powstał, Słońce nie może być wyżej niż 32,5 stopnia ponad horyzontem.
Przeczytaj także: Sterowniki i usterki ASUS K52J
Kolory Tęczy i Ich Wyjaśnienie
Zagadkę kolorów tęczy jako pierwszy w pełni wyjaśnił Izaak Newton. Odkrył on, że białe światło słoneczne w rzeczywistości jest mieszaniną fal o różnych długościach, które nasze oczy postrzegają jako różne barwy. Krople deszczu działają jak miliony miniaturowych pryzmatów, które dokonują rozszczepienia światła. Kiedy promień światła białego wnika do kropli wody, każda z jego barwnych składowych załamuje się pod nieco innym kątem. Jest to zjawisko zwane dyspersją.
Światło czerwone, o najdłuższej fali, załamuje się najsłabiej, podczas gdy światło fioletowe, o najkrótszej fali, ulega największemu odchyleniu. Ta różnica w kątach załamania powoduje, że kolory rozdzielają się, tworząc na niebie charakterystyczne widmo. Klasyczna kolejność siedmiu barw tęczy, licząc od zewnętrznej krawędzi łuku, to: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy.
Podwójna Tęcza i Inne Zjawiska
Czasami, przy sprzyjających warunkach, na niebie można zaobserwować nie jedną, a dwie tęcze. To zjawisko, znane jako podwójna tęcza, jest jednym z bardziej spektakularnych zjawisk optycznych. Tęcza wtórna, znajdująca się powyżej głównej, powstaje w wyniku dwukrotnego, a nie jednokrotnego, wewnętrznego odbicia światła w kroplach deszczu. To dodatkowe odbicie sprawia, że jest ona znacznie słabsza i szersza od tęczy pierwotnej. Co więcej, kolejność jej barw jest odwrócona - czerwień znajduje się po wewnętrznej stronie łuku, a fiolet po zewnętrznej.
Pomiędzy tymi dwoma łukami często widoczny jest ciemniejszy pas nieba, nazywany pasem Aleksandra. Jest to obszar, z którego do oka obserwatora dociera znacznie mniej rozproszonego światła, co pomaga zrozumieć, co to jest podwójna tęcza i pas Aleksandra.
Tabela: Warunki Powstawania Tęczy i Łuku Okołozenitalnego
| Zjawisko | Warunki Konieczne | Kąt Położenia Słońca |
|---|---|---|
| Tęcza | Obecność światła słonecznego i kropel wody | Mniej niż 42 stopnie nad horyzontem |
| Łuk Okołozenitalny | Obecność kryształków lodu | Mniej niż 32,5 stopnia nad horyzontem |
Czy Tęcza Może Być Odwrócona?
Naukowcy z uniwersytetów w Coimbrze i Lizbonie w Portugalii, opublikowali artykuł, w którym opisują w jaki sposób udało im się wykreować odwróconą "tęczę" w zakresie promieniowania mikrofalowego, z wykorzystaniem opracowanego przez siebie pryzmatu wykonanego z metamateriałów.
Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy
Aktualnie badają sposoby w jaki można by zaimplementować nielokalny materiał dla częstotliwości optycznych. Poza możliwością tworzenie odwrotnej tęczy, metamateriał ten ma także inne zastosowanie. Interesującą możliwością, jaką daje anomalna dyspersja, jest korygowanie aberracji chromatycznej. Wykazaliśmy już, iż pokrycie standardowej soczewki wykonanej z materiału o klasycznej dyspersji, metamateriałem o dyspersji anomalnej, może korygować efekty aberracji wynikłe z dyspersji szkła dla dowolnej długości fali. Może to udostępnić nową, fascynującą możliwość poprawy własności optycznych układów cierpiących z uwagi na aberrację chromatyczną.
Przeczytaj także: Odwrócona osmoza: Twój przewodnik
tags: #odwrocona #tecza #wikipedia
