Cum se formează curcubeul. Explicația științifică, pe înțelesul tuturor
Proprietățile și comportamentul luminii, precum și modul în care interacționează cu picăturile de apă, dau naștere unuia dintre cele mai colorate evenimente meteorologice ale naturii - curcubeul.
Dacă te întrebi cum se formează curcubeul, răspunsul stă în geometrie. Curcubeiele se formează atunci când lumina solară este dispersată de picăturile de ploaie în ochii unui observator.
Cele mai multe picături de ploaie sunt sferice, mai degrabă decât forma adesea reprezentată de „lacrimă”, și aceasta este forma sferică ce oferă condițiile necesare pentru a vedea un curcubeu.
Cum se formează curcubeul
Vedem lumina soarelui ca albă, dar de fapt este compusă din multe culori. Un curcubeu se formează în timpul unui proces numit refracție, unde lumina se îndoaie într-o prismă (în acest caz, picăturile sferice de ploaie). Fiecare culoare este refractată la un unghi diferit și astfel devine vizibilă pe măsură ce culorile se dispersează.
Așadar, dacă Soarele este în spatele tău și ploaia este în fața ta, vei vedea reflexia luminii sub formă de fenomen optic al curcubeului - dar nu vei putea să-l vezi dacă te afli la un alt unghi.
Așadar, ingredientele principale pentru a vedea un curcubeu sunt următoarele:
• Trebuie să stai cu soarele în spatele tău și ploaia în față.
• Soarele trebuie să fie la mai puțin de 42 de grade deasupra orizontului.
• Razele soarelui trebuie să lovească picăturile de ploaie pentru a crea curcubeul.
Curcubeiele apar atunci când lumina radiată de soare intră în contact cu picăturile de apă din atmosferă.
Curcubeiele apar în șapte culori deoarece picăturile de apă descompun lumina solară în cele șapte culori ale spectrului.
Obții același rezultat atunci când lumina solară trece printr-o prismă. Picăturile de apă din atmosferă acționează ca niște prisme, deși traseele luminii sunt foarte complexe.
Când lumina întâlnește o picătură de apă, aceasta este refractată la granița dintre aer și apă și intră în picătură, unde lumina este dispersată în cele șapte culori.
Efectul curcubeului apare deoarece lumina este apoi reflectată în interiorul picăturii și, în cele din urmă, refractată din nou în aer.
Un curcubeu are șapte culori deoarece picăturile de apă din atmosferă descompun lumina solară în șapte culori. O prismă împarte, de asemenea, lumina în șapte culori.
Când lumina părăsește un mediu și intră în altul, își schimbă direcția de propagare și se îndoaie. Acest fenomen se numește refracție. Totuși, din cauza diferențelor de indice de refracție, acest unghi de refracție variază pentru fiecare culoare sau în funcție de lungimea de undă a luminii. Această schimbare a unghiului de refracție, sau a indicelui de refracție, în funcție de lungimea de undă a luminii, se numește dispersie. În mediile convenționale, cu cât lungimea de undă este mai scurtă (sau lumina este mai albastră), cu atât indicele de refracție este mai mare.
Dimensiunea picăturilor de ploaie nu afectează direct geometria unui curcubeu, dar ceața sau vaporii tind să disperseze efectul mai mult. Curcubeiele apar doar semicirculare deasupra solului nivelat la răsăritul sau apusul soarelui, când soarele este exact pe orizont. Majoritatea timpului, se vede un segment mai mic al unui arc.
Deoarece apa este mai densă decât aerul, lumina care trece din aer într-o picătură de apă la un unghi încetinește și își schimbă direcția, într-un proces numit refracție.
Culorile văzute nu sunt un spectru pur, există o oarecare amestecare și estompare a culorilor. Ochii umani pot distinge multe nuanțe; o idee populară este că un curcubeu are șapte culori: roșu, oranj, galben, verde, albastru, indigo și violet (ROGVAIV).
Lucruri interesante despre curcubeu
· Pământul este singura planetă din sistemul solar unde apar curcubeiele.
· Unii astronomi cred că este posibil ca curcubeiele să apară pe Titan, una dintre lunile lui Saturn. Titan are o suprafață umedă. Soarele este de asemenea vizibil de pe Titan, așa că are toate ingredientele necesare pentru apariția curcubeielor.
· Un curcubeu este de fapt un cerc complet, nu un arc. De pe pământ, vedem doar un semicerc.
· Dintr-un avion, poți vedea un curcubeu complet circular. Fotograful aerian Colin Leonhardt a fotografiat un curcubeu circular în timp ce zbura deasupra unei ploi deasupra plajei Cottesloe din vestul Australiei în 2013.
· Statul Hawaii are cele mai multe curcubeie de pe planetă.
· Un curcubeu este vizibil pentru mai puțin de o oră, în general.
· Cel mai lung curcubeu observat vreodată a fost localizat sus în munții din Taipei, Taiwan, în 2017. A durat 8 ore și 58 de minute, de la 6:57 am până la 3:55 pm.
· Cuvântul „curcubeu” provine din expresia latină „arcus pluvius”, care înseamnă „arc de ploaie”.
· În antichitate, grecii și romanii credeau că curcubeiele erau căi create de zeița curcubeului, Iris. Mitologia greacă susține că curcubeiele legau oamenii de zei.
· Credința japoneză antică susținea că curcubeiele erau punțile pe care strămoșii umani le foloseau pentru a coborî pe Pământ.
· Legenda irlandeză spune că există o oală de aur la capătul curcubeului. Aurul este păzit de un leprechaun viclean, dar nimeni nu îl poate găsi vreodată.
· Nu poți niciodată să atingi un curcubeu sau să ajungi la capătul unui curcubeu deoarece apariția sa depinde de locația ta și de sursa de lumină. Este un fenomen optic complicat. Când te miști, curcubeul se va mișca și el.
· Un curcubeu dublu, sau „curcubeu secundar”, apare atunci când lumina este reflectată de două ori într-o picătură de apă.
· Curcubeiele apar de obicei din ploaie, dar pot fi văzute și în alte locuri unde apar picături de apă, precum ceață, vapori, picături de apă, cascade și rouă.
· Un „curcubeu lunar” este un curcubeu rar nocturn sau lunar, produs de lumina de la lună. Toate culorile sunt prezente, dar ochii noștri îl văd ca alb.
· „Curcubeiele roșii” – numite și curcubeie monocrome – apar de obicei la răsăritul sau apusul soarelui. În această perioadă, lumina solară călătorește mai departe în atmosferă și lungimile de undă mai scurte (albastru și violet) au fost împrăștiate. Numai culorile roșii cu lungimi de undă mai mari sunt vizibile în acest curcubeu.
· Arcul vizibil al unui curcubeu este întotdeauna un unghi de 42 de grade.
· Poți să îți faci propriul curcubeu. Tot ce ai nevoie este o zi însorită și un furtun de grădină. Stai cu spatele la soare. Deschide furtunul de apă. Acestea sunt „picăturile tale de apă”. Ține cealaltă mână întinsă în sus. Pulverizează apă cam la jumătatea distanței între sol și cealaltă mână. Pe măsură ce lumina soarelui strălucește prin apă, ar trebui să vezi un mini-curcubeu și culorile sale frumoase.
