Jutro jest Dzień Świętego Patryka, pomyślałem, że byłoby interesujące poruszyć jeden z popularnych mitów tego dnia dotyczący pięknego zjawiska atmosferycznego: tęczy.
Legenda głosi, że na końcu każdej tęczy siedzi leprechaun, opisany jako nie więcej niż 2 stopy wzrostu. Leprechauny rzekomo spędzają cały swój czas na robieniu butów, a legenda głosi, że jeśli uda ci się utrzymać na nich wzrok wystarczająco długo, są zmuszone wyjawić miejsce pobytu swojego garnka złota. Pomysł, że garnek złota można znaleźć na końcu tęczy pochodzi gdzieś ze starej Europy.
W mojej ponad 30-letniej karierze meteorologa widziałem wiele tęcz, ale jeszcze nie znalazłem żadnych leprechaunów … ani garnka złota w tej sprawie. Ale to kolorowe widowisko samo w sobie z pewnością wygenerowało wiele podobnych legend i anegdot na przestrzeni pokoleń.
Według Biblii tęcza jest znakiem obietnicy Boga danej ludzkości, że już nigdy więcej nie zaleje Ziemi. Rzeczywiście, tęcze często wskazują, że deszcz już minął. Ogólnie rzecz biorąc, kiedy zobaczysz tęczę, będzie słonecznie, ale chmury deszczowe (zwykle cumulonimbus) będą w niewielkiej odległości.
Aby zobaczyć tęczę, będziesz potrzebował dwóch składników: światła słonecznego i kropel deszczu.
Pryzmat wodny
Światło słoneczne jest mieszaniną kolorów. Kiedy przechodzi przez szklany pryzmat, część światła jest zgięta, lub załamana, bardziej niż inne części. Światło wychodzące z pryzmatu rozprzestrzenia się w ciągłym paśmie kolorów zwanym widmem. Kolory przechodzą od czerwonego, który jest najmniej wygięty, przez pomarańczowy, żółty, zielony i niebieski aż do fioletu, który jest najbardziej wygięty.
I tak jak światło słoneczne przechodzące przez pryzmat jest wygięte, tak samo światło słoneczne przechodzące przez krople wody. Dzięki temu na niebie powstaje atmosferyczne widmo słoneczne, które wszyscy mogą zobaczyć: tęcza.
Tęcza to po prostu grupa kolistych lub prawie kolistych łuków koloru, które pojawiają się jako ogromny łuk na niebie. Krople deszczu działają jak miniaturowe pryzmaty, załamując lub rozbijając światło słoneczne na różne kolory, jak również odbijając je w celu uzyskania widma.
Tęcze są często widziane w następstwie burzy deszczowej. Powstają, gdy światło słoneczne przebija się przez chmury deszczowe.
Możesz stworzyć sztuczną tęczę dla siebie za pomocą węża ogrodowego. Wystarczy stanąć tyłem do słońca i ustawić wąż tak, aby strumień był delikatny. Tęcze można również zobaczyć na tle wodospadu.
Pojedyncza lub pierwotna tęcza ma kolor czerwony na zewnątrz lub na górze łuku i niebieski wewnątrz. Zazwyczaj promień łuku jest równy około jednej czwartej widocznego nieba, czyli 42 stopnie w kierunku czerwieni. Gdy w pobliżu są opady deszczu, wystarczy spojrzeć w część nieba naprzeciwko Słońca pod kątem 42 stopni od swojego cienia; jeśli jest tam tęcza, to właśnie tam będzie.
Pierwotny łuk jest spowodowany światłem, które wchodzi w górną część kropli i wychodzi po jednym wewnętrznym odbiciu, więc ten łuk jest zawsze jaśniejszy niż łuk wtórny, w którym światło słoneczne odbija się dwukrotnie w kroplach deszczu.
Czasami łuk wtórny tworzy się poza pierwotnym. Będzie on słabszy, z odwróconymi kolorami: czerwony wewnątrz, fioletowy na zewnątrz. Wtórna tęcza tworzy się pod kątem 51 stopni od twojego cienia; jest zawsze słabsza i zwykle znika szybciej niż pierwotna.
Region pomiędzy dwoma łukami wydaje się stosunkowo ciemny, ponieważ brakuje w nim całkowicie zarówno raz-, jak i dwukrotnie odbitych promieni.
Istnieją nawet dowody na istnienie trzeciej lub trzeciorzędnej tęczy, która była widziana przy rzadkich okazjach, a kilku obserwatorów zgłosiło nawet widzenie poczwórnych tęcz, w których niewyraźny skrajny łuk miał falujący i pulsujący wygląd.
Snell czy Kartezjusz?
Nie możemy z całkowitą pewnością powiedzieć, kto jako pierwszy przedstawił prawidłowe wyjaśnienie tego, co powoduje tęcze, choć zwykle przypisuje się zasługę Francuzowi René Descartesowi (1596-1650), filozofowi i pisarzowi, który napisał formalną i systematyczną dyskusję na ten temat w dodatku do swojego słynnego dzieła „Dyskurs o metodzie” w 1637 roku.
Descartes rzekomo dokonał dokładnego obliczenia dotyczącego drogi, jaką promienie świetlne przebyły w różnych punktach przez szklaną kulę wody (symulującą kroplę deszczu), określając w ten sposób ich kąty załamania; było to rozwiązanie matematycznego problemu, który wymykał się naukowcom przez dwa tysiąclecia i był kluczem do wyjaśnienia zjawiska tęczy.
Zauważ jednak, że powiedziałem, iż Descartes „rzekomo” dokonał tego obliczenia. Jak się okazało, Willebrord Snell, holenderski astronom i matematyk, odkrył matematyczne prawo refrakcji 16 lat przed rozprawą Kartezjusza na ten temat. Snell nie zdążył jednak opublikować swoich odkryć i zmarł w 1626 roku. Następnie, około 80 lat później, po odkryciu notatek Snella, pojawiły się kontrowersje, gdy niektórzy oskarżyli Kartezjusza o to, że w jakiś sposób widział rękopis Snella i wziął jego odkrycia za własne.
W rezultacie na Zachodzie, zwłaszcza w krajach anglojęzycznych, prawo załamania światła stało się znane jako prawo Snella, podczas gdy we Francji jest ono określane jako prawo Kartezjusza.
Więc, choć Kartezjusz mógł wyjaśnić, czym jest tęcza, nie mógłby tego zrobić bez tych obliczeń dotyczących załamania światła. Ale czy jemu lub Snellowi można w pełni przypisać tę część wyjaśnienia, być może nigdy się nie dowiemy.
Gdzie i kiedy patrzeć
Żeglarze od dawna wiedzą, że tęcze można wykorzystać do przewidywania pogody. Ogólnie rzecz biorąc, prysznice i burze przesuwają się z zachodu na wschód, co potwierdza stare porzekadło:
Tęcza rano, ostrzeżenie żeglarza; tęcza w nocy, radość żeglarza
Rano słońce jest na wschodzie; aby zobaczyć tęczę musisz być zwrócony w kierunku zachodnim, gdzie pada deszcz. Ponieważ deszczowa pogoda zwykle przychodzi z zachodu, weź sobie do serca ostrzeżenie przed poranną tęczą. W nocy (cóż, właściwie to raczej późnym popołudniem, ale „popołudnie” nie rymuje się z „zachwytem”) słońce jest na zachodnim niebie; po tym jak deszcz lub burza już Cię ominęły, zwykle wycofuje się w kierunku wschodu, gdzie zobaczysz swoją tęczę.
A ponieważ prysznice są częstsze późnym popołudniem niż wczesnym rankiem, późno-popołudniowe obserwacje tęczy są o wiele częstsze niż rano i to właśnie z tego powodu pojawienie się tęczy jest zwykle związane z początkiem poprawy pogody.
Jeśli słońce zachodzi lub wschodzi, można zobaczyć pełny półcień. Jeśli słońce znajduje się 42 stopnie lub wyżej nad horyzontem, nie będziesz w stanie zobaczyć tęczy, ponieważ będzie ona poniżej horyzontu.
Twoja zaciśnięta pięść trzymana na długości ramienia jest mniej więcej równa 10 stopniom, więc jeśli słońce znajduje się około „czterech pięści” nad horyzontem, nie zobaczysz tęczy.
Jedyną możliwością zobaczenia tęczy w tym czasie byłby samolot lub szczyt wysokiej góry. Samolot zapewniłby najlepszą możliwość zobaczenia pełnej 360-stopniowej tęczy wyświetlanej na tle ziemi, ale jest to widok, który tylko nieliczni mieli przywilej zobaczyć.
Inne rodzaje tęczy
Inny rodzaj tęczy to tęcza koloru czerwonego, lub czerwonego i zielonego, która może pojawić się z pierwotnymi i wtórnymi łukami. Sporadycznie, kilka pasm koloru może być widziane tylko w obrębie pierwotnej tęczy. Te dodatkowe pasma znane są jako tęcze supernumerarne, a zostały one wyjaśnione w 1803 roku przez brytyjskiego naukowca Thomasa Younga, kiedy zdał sobie sprawę, że światło składa się z fal. Wynikają one z dyfrakcji (ugięcia) światła.
Jak widzieliśmy, większość tęcz jest spowodowana światłem słonecznym i są widoczne w ciągu dnia, ale czasami możemy zostać nagrodzeni przez spojrzenie na tęczę księżycową spowodowaną przez pełny lub prawie pełny księżyc. Tęcze księżycowe są najczęściej obserwowane w okolicach tropikalnych wysp, takich jak Karaiby, gdzie lokalne opady deszczu mogą utrzymywać się do późnych godzin nocnych. Większość ludzi opisuje je jako białe, ale Robert Greenler, znany ze swoich popularnych wykładów na temat zjawisk optycznych, podejrzewa, że jest to czynnik fizjologiczny. Wskazuje on, że przy niskim poziomie oświetlenia oko traci wrażliwość na kolory, przez co standardowy wielobarwny łuk wydaje się biały. I rzeczywiście, zdjęcia łuków księżycowych pokazują kolory, ale dla fotografa wydawały się białe.
Wreszcie, rozważ ten mały (złoty?) samorodek: Żadne dwie osoby, choć mogą stać obok siebie, nigdy nie widzą tej samej tęczy. Dlaczego? Cóż, ponieważ krople deszczu są w ciągłym ruchu, więc jej wygląd zawsze się zmienia, a łuk jest łukiem okręgu, którego środek znajduje się na linii rozciągającej się od słońca do oka obserwatora. Ponieważ oczy dwóch osób nie mogą zajmować tego samego miejsca w przestrzeni w tym samym czasie, każdy obserwator widzi inną tęczę.
Zapamiętaj więc: Za każdym razem, gdy widzisz tęczę, jest ona wyjątkowa na swój własny, spektakularny sposób!
- Wspaniała tęcza nad Antarktydą
- Dlaczego nie możemy dotrzeć do końca tęczy?
- Galeria zdjęć: Reading the Clouds
Ostatnie wiadomości