Радуга – это не только красивое природное явление, но и наглядный физический эксперимент. Во время дождя в солнечную погоду на небе зачастую появляется красивая разноцветная дуга. В древности ее воспринимали как знамение, а теперь объясняют с точки зрения науки.

Из школьных уроков известно, что каждая капля, падающая с неба, является маленькой призмой, которая рассеивает белый солнечный свет. Свет всегда рассеивается в виде кольца, которое ученые называют «гало». Но для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга, часть окружности. Как же увидеть ее целиком? Нужно наблюдать с горы или самолета, тогда гало появится во всей красе.

Центр дуги находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск и глаз наблюдателя, то есть в точке, противоположной Солнцу. Дуга представляет собой часть круга, описанного вокруг этой точки, радиусом в 42 градуса. Ведь видимый спектр очень узок: от 40 до 42 градусов. Вот почему в полдень радуга почти не видна.

Последовательность цветов в радуге такая же, как в солнечном спектре: по наружному краю располагается красный цвет, по внутреннему – фиолетовый. Со стороны внутреннего края иногда бывают видны вторичные цветовые дуги, примыкающие к главной радуге. Видимая часть дуги определяется положением Солнца: когда оно на горизонте, радуга имеет вид полукруга, с повышением Солнца видимая часть дуги уменьшается, и при высоте Солнца в 43 градуса радуга исчезает.

Явление, подобное радуге, можно увидеть в брызгах фонтанов и водопадов. Возможно появление лунной радуги и радуги от искусственных источников света. Нередко наблюдается вторая радуга с угловым радиусом около 52 градусов и обратным расположением цветов.

Сделать чудо можно и дома. Для этого достаточно в солнечный день поставить стеклянный стакан на подоконник, а на пол положить белый лист бумаги. Передвигайте эти два предмета, пока не увидите дугу. Есть второй вариант, для него понадобятся зеркало, стакан с водой и фонарик. В темной комнате нужно посветить на зеркало, помещенное в стакан с водой.

Люди с незапамятных времён пытались объяснить природу радуги. Жители Древней Руси верили, что разноцветные полосы в небе – это сияющее коромысло, с помощью которого Лада Перуница черпает воду из моря-океана, чтобы потом оросить ею поля и нивы. Другой версии придерживались американские индейцы, которые были уверены, что радуга – это лестница, ведущая в мир иной. Ну а суровые скандинавы отождествляли небесную дугу с мостом, на котором днём и ночью несёт дозор страж богов Хеймдалль.

Чтобы разобраться, почему появляется радуга, необходимо вспомнить о том, что представляет собой луч света. Из курса школьной физики известно, что он состоит из летящих с огромной скоростью частиц – отрезков электромагнитной волны. Короткие и длинные волны различаются по цвету, но все вместе в едином потоке они воспринимаются человеческим глазом как белый свет. И только корда луч света «натыкается» на прозрачную преграду – каплю воды или стекло – он распадается на различные цвета.

Самые короткие электромагнитные волны красного цвета обладают наименьшей энергией, поэтому они отклоняются меньше других. Самые же длинные волны фиолетового цвета, напротив, отклоняются больше остальных. Таким образом, большая часть цветов радуги располагается в промежутке между красной и фиолетовой линиями.

Человеческий глаз различает семь цветов – красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Но следует иметь в виду, что на самом деле цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.

Чтобы появилась радуга, необходим источник света и повышенная влажность. Цветные полосы видны на небе после дождя и в подсвеченных солнечными лучами капельках тумана. Разглядеть радугу можно и возле водопадов, а также в солнечную погоду на берегах водоёмов.

Радугу видно только тогда, когда лучи света падают на капли под углом 42°. При этом источник света должен быть расположен за спиной наблюдателя. Радуга может быть разной по ширине и яркости цвета: это напрямую зависит от размера капель, через которые преломляется свет. Если частицы воды крупные – сияющая дуга будет яркой и узкой. Если же капли мелкие, то радуга окажется широкой, но с блёклыми оранжевыми и жёлтыми краями.

Да, радуга – это замкнутый круг, нижняя часть которого скрыта под линией горизонта. Увидеть радужное кольцо можно из окна самолёта. Иногда лучи света, прошедшие внутрь капли, отражаются от неё два и более раз. Тогда на небе видны сразу две радуги (третья и последующие, как правило, не различимы для глаза).Совместно с таким явлением обычно видна и полоса Александра – тёмный участок неба между радугами.

Белую радугу также называют туманной. Это редкое природное явление представляет собой широкую блестящую белую дугу. Она появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из мельчайших капелек радиусом около 25 мкм. Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя – в оранжевый.

Огненную радугу принято считать одной из разновидностей гал – оптического эффекта в виде светящегося кольца вокруг солнца. Гало возникает обычно вокруг мощных источников света благодаря ледяным кристаллам, содержащимся в облаках. Огненная радуга преимущественно появляется в области перистых облаков: мелкие льдинки отражают падающий свет и буквально «зажигают» облака, окрашивая их в различные цвета.

Свет Луны, отражённый частицами воды от дождя или водопада, образует цветовой спектр, который ночью неразличим для глаза и кажется белым ввиду особенностей человеческого зрения в условиях плохой освещённости. Лучше всего такая радуга видна во время полнолуния.

Существуют специальные фразы, которые помогают запомнить последовательность цветов радуги. Первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета радужной полосы – красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.
Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.
Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
Крот овце, жирафу, зайке гладил старые фуфайки.
Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп.
Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности?

Как предсказать погоду по радуге?

Если в спектре радуги преобладает красный цвет, то нужно ждать сильного ветра.

Дождливая погода в ближайшие дни будет, если увидеть двойную или тройную радугу.

Высокая радуга сигнализирует о том, что погода будет ясной, а низкая – что дождливой.

Если больше зелёного цвета – будут дожди, жёлтого – хорошая погода, красного – ветер и засуха.

Радуга зимой – редкость, она сигнализирует о надвигающемся морозе или снеге.

Радуга вдоль реки к сильному дождю, а поперёк – к ясной погоде.

Появление радуги в субботу обещает дождливую следующую неделю.

Радуга – это атмосферное оптическое явление, результат преломления лучей света во множестве капель во время дождя или при искусственном разбрызгивании воды. Проходя через каждую каплю, белые солнечные лучи превращаются в разноцветный спектр из волн разной длины и, соответственно, разного цвета – от красного (самые длинные видимые волны) до фиолетового (самые короткие волны). А поскольку капли имеют сферическую форму, то и спектр искажается в виде воронки – окружности.

Это вызвано преломлением света, отражением лучей от поверхности капель, а также их интерференцией и дифракцией. Спектр одной капли невозможно увидеть. Но когда этих капель миллиарды, то для наблюдателя со стороны видна совокупность цветных лучей, каждый из которых идет от отдельной капли, в виде сектора окружности – дуги. Полную радугу можно увидеть только под определенным углом, например, из окна самолета или вершины горы, потому что центр большой радужной окружности находится на одной линии с глазами наблюдателя и Солнцем.

Разные наблюдатели видят каждый свою радугу, даже если находятся рядом, ведь в их точке зрения пересекаются солнечные лучи, проходящие через другие капли и под другим углом. А еще радуга каждый момент времени обновляется, когда капли падают и их заменяют другие.

Радуга издавна привлекала внимание не только поэтов, но и физиков. Последние, чтобы объяснить её возникновение, даже разработали специальные разделы математики.

Обычно наблюдается одна радуга. Параллельные солнечные лучи, падая на капли воды, рассеянные в атмосфере, проникают внутрь и отражаются задней стенкой капли. При этом свет два раза испытывает преломление лучей на границе вода-воздух. Поскольку угол преломления свой для каждой длины волны (цвета), на выходе из капли свет разных цветов выходит под отличающимися углами, благодаря чему мы и видим многоцветную полоску. Особенность этого процесса в сферической капле такова, что большая часть света выходит из капли назад под углом около 41 градуса к направлению падающего света. Поэтому радугу можно увидеть только в пределах дугообразной полоски неба, где угол Солнце – капля – наблюдатель составляет 40-42 градуса.

Однако часть света может не выйти из капли после первого отражения, а испытать второе. Свет, выходящий из капли после второго отражения, сосредоточен вблизи угла 51 градус, на котором иногда можно увидеть вторичную радугу. Вторичная радуга всегда менее яркая, а последовательность цветов в ней противоположна первичной. Возможны третье отражение и третья радуга, но это чрезвычайно редкое явление, хотя в эксперименте наблюдается и больше отражений.

Область между радугами немного темнее окружающего неба. Тёмная область наблюдается, даже если вторичная радуга не видна. Она получила название александровой полосы, по имени древнегреческого философа, впервые описавшего её ещё до нашей эры. Возникновение тёмной области объясняется тем, что в диапазоне углов примерно 42-50 градусов из капель выходит меньше света.

Северное сияние, падающие звезды, сказочные снегопады, солнце посреди дождя, сверкание молнии… – мир, созданный Богом, полон настоящей красоты и чудесных явлений. Как будто Бог разговаривает с нами именно через природу. С ранних веков существования человеческого рода люди видели в тех или иных природных явлениях действие чуда. Подобные преставления сохранились и у христиан. Мы просим Бога дать нам ответ на какой-либо сложный и важный для нашей жизни вопрос, ищем его помощи и хотим увидеть какой-то «знак» в качестве Его ответа. В библейской истории есть подобные примеры. Один из самых известных – это явление радуги Ною. Символом чего она была? И можем ли мы сейчас воспринимать подобные случаи как знаки от Бога?

Когда завершился всемирный потоп, Ной, его семья и животные, которых они взяли с собой, вышли из корабля, на котором спаслись от воды (Ноев ковчег). Вода перестала покрывать землю, реки потекли по своим руслам, озера, моря и океаны вернулись в границы определенных им Богом берегов. Никого, кроме Ноя и тех, кто был с ним в ковчеге, не осталось. Все люди погибли, так как дела их были злы и никто, кроме семейства Ноя, не искал отношений с Богом. Начался новый этап истории человечества, и перед глазами людей, от которых произошли потом все остальные люди, была пустая земля. Наверное, можно было одновременно благодарить Бога за сохранение жизни и одновременно невозможно было не ужасаться последствиям всемирного потопа. В этот судьбоносный момент Бог благословил семью Ноя, сказал, чтобы люди плодились и размножались, и обещал, что «не будет более истреблена всякая плоть водами потопа, и не будет уже потопа на опустошение земли».

Когда мы переживаем какое-то ужасное событие, например, пожар, может остаться страх огня. Нам трудно возвращаться в те места, где случалось неприятное, плохое и страшное. Мы стремимся интуитивно отгородиться от того, что может напоминать о случившемся, потому что трудно справиться со страхом того, что это повторится вновь.

Всемирный потом начался с дождя: небо заволокло тучами, и дождь стал идти без остановки. Но дождь нужен, чтобы травы и деревья продолжали расти, чтобы озера и реки не пересыхали, чтобы на земле была жизнь. Можно только представить себе, какой ужас мог зарождаться в душах людей при виде первых капель дождя: ведь именно так начался всемирный потоп. И чтобы дождь больше не воспринимался как начало катастрофы и смерти, Господь подкрепил свое обещание видимым символом – радугой: «И будет, когда Я наведу облако на землю, то явится радуга [Моя] в облаке; и Я вспомню завет Мой, который между Мною и между вами и между всякою душею живою во всякой плоти; и не будет более вода потопом на истребление всякой плоти».

Нельзя сказать, что радуги не было раньше – существование этого атмосферного явления было закономерно, ведь радуга – результат преломления и отражения светового солнечного луча в прозрачной среде (массе) воды. Но с этого дня она приобрела особое значение. Радуга (преломление солнечных лучей) возможна только тогда, когда тучи не закрывают небо целиком, а оставляют просвет для лучей солнца. И этот просвет – видимый знак того, что во время тучи не заволокут небо настолько сильно, чтобы начался всемирный потоп, что дождь больше не имеет такого угрожающего значения.

Также в Библии есть еще одно упоминание радуги. В «Откровении», которое написал апостол Иоанн Богослов (бывший свидетелем Преображения Господня, а после крестной смерти Христа заботившийся в Его Пречистой Матери), есть такое описание божественного величия и славы: «И тотчас я был в духе; и вот, престол стоял на небе, и на престоле был Сидящий; и Сей Сидящий видом был подобен камню яспису и сардису; и радуга вокруг престола, видом подобная смарагду. (4:2-3). И еще вот такое описание Ангела: «И видел я другого Ангела сильного, сходящего с неба, облеченного облаком; над головою его была радуга, и лице его как солнце, и ноги его как столпы огненные…» (10:1).

Радуга настолько прекрасна и удивительна, что волей-неволей хочется связать с ней какое-то чудо. Поэтому радуга – персонаж многих легенд и сказок. Мы не будем сейчас их пересказывать, потому что связи с заветом, который Бог положил между Собой и людьми, в них нет.

Бывает, в пасмурный день вдруг появляется радуга словно в ответ на наши молитвы. Или вдруг, когда у тебя плохое настроение, из-за облаков появляется солнце или яркий солнечный луч. Так и хочется видеть в этом особый знак или утешение от Бога, но, как советуют священнослужители, увлекаться такими толкованиями лучше не надо.

Ко всем таким вещам надо относиться как к замечательным совпадениям. Когда они случаются – радоваться, когда не случаются – не огорчаться. Но не делать Бога каким-то автоматом, который всегда одинаково поступает. Солнце же не только для меня выходит, оно выходит для всех, но разве это означает, что всех в этом районе или на этой улице посетила благодать и их молитвы услышаны. А радуга – еще один повод порадоваться красоте этого мира, милости и любви Бога к людям и Его отеческой заботе о каждом из нас.

Солнечные лучи, проходя через капли дождя в воздухе, разлагаются в спектр, так как разные цвета спектра преломляются в каплях под разными углами. В результате формируется окружность – радуга, часть которой мы видим с земли в форме дуги, а центр окружности лежит на прямой «Солнце – глаз наблюдателя». Если свет в капле отражается два раза, то можно увидеть вторичную радугу.

Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции в нём выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал это число Исаак Ньютон. Причём первоначально он различал только пять цветов – красный, жёлтый, зелёный, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей «Оптике». Но впоследствии, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил ещё два цвета.

Радугу можно увидеть не только днём. Существуют и лунные радуги, возникающие с помощью отражённого луной солнечного света. Так как этот свет существенно слабее прямого солнечного, для человеческого глаза лунная радуга обычно выглядит просто белой, но фотоаппарат с длительной экспозицией может зафиксировать её в цветном виде.

Существует оптическое явление, которое можно назвать перевёрнутой радугой, хотя случается оно очень редко. Такая радуга появляется только при выполнении нескольких условий. В небе на высоте 7-8 километров должна быть тонкая завеса перистых облаков, состоящих из кристалликов льда, а солнечный свет должен упасть на них под определённым углом, чтобы разложиться на спектр и отразиться в атмосферу. Цвета в радуге «вверх ногами» располагаются тоже наоборот: фиолетовый вверху, а красный — внизу.

Во многих культурах существуют легенды и мифы о силе радуги, люди посвящают ей произведения искусства, музыки и поэзии. Психологи утверждают, что люди восхищаются этим природным явлением, потому что радуга является обещанием светлого, «радужного» будущего.

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. Когда мы смотрим на радугу, кажется, будто она передвигается вместе с нами. Это происходит потому, что свет, который ее формирует, проделывает это с определенного расстояния и угла для наблюдателя. И это расстояние всегда останется между нами и радугой.

Мы можем увидеть больше одной радуги, если свет отражается внутри капли и разделяется на составляющие цвета. Двойная радуга появляется, когда это происходит внутри капли дважды, тройная – когда трижды и так далее. При четверной радуге, каждый раз, когда отражается луч, свет, а соответственно и радуга становится бледнее и потому последние две радуги видны очень слабо. Чтобы увидеть такую радугу, нужно чтобы совпало сразу несколько факторов, а именно абсолютно черное облако, и либо равномерное распределение размеров дождевых капель, либо проливной дождь.

Используя поляризационные солнечные очки можно перестать видеть радугу. Это происходит потому, что они покрыты очень тонким слоем молекул, которые расположены в вертикальные ряды, а свет, отраженный от воды, поляризуется горизонтально. 

Как сделать радугу?

1. Метод с использованием стакана воды: наполните стакан водой и поместите его на стол перед окном в солнечный день; поместите листок белой бумаги на пол; намочите окно горячей водой; регулируйте стакан и бумагу, пока не увидите радугу.

2. Метод с использованием зеркала: поместите зеркало внутри стакана наполненного водой; комната должна быть темной, а стены белые; посветите фонариком в воду, двигая его, пока не увидите радугу.

3. Метод с использованием компакт диска: возьмите компакт- диск, и протрите его, чтобы он не был пыльным; положите его на плоскую поверхность, под свет или перед окном; смотрите на диск и наслаждайтесь радугой. Можете покрутить диск, чтобы увидеть, как передвигаются цвета.

4. Метод дымки: используйте шланг для воды в солнечный день; закройте пальцем отверстие шланга, создавая дымку; направьте шланг в сторону Солнца; посмотрите на дымку, пока не увидите радугу.