Радуга

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая POVar27 (обсуждение | вклад) в 08:19, 13 июля 2012 (→Двойная, перевёрнутая, кольцевая радуга). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
У этого термина существуют и другие значения, см. Радуга (значения).
Радуга над Ладожским озером
Радуга в водяной пыли от водопада Takakkaw Falls, Канада

Ра́дуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно в поле повышенной влажности. Оно выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра (глядя снаружи — внутрь дуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый). Эти семь цветов — основные названия цветов, которые принято выделять в радуге в русской культуре (возможно, вслед за Ньютоном, см. ниже), но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и цвета эти в радуге переходят друг в друга с плавным изменением через множество промежуточных оттенков.

Центр окружности, описываемой радугой, лежит на прямой, проходящей через наблюдателя и Солнце, притом при наблюдении радуги (в отличие от гало) Солнце всегда находится за спиной наблюдателя, и одновременно видеть Солнце и радугу без использования оптических приспособлений невозможно. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга, часть окружности, и чем выше точка зрения наблюдателя — тем радуга полнее (с горы или самолёта можно увидеть и полную окружность). Когда Солнце поднимается выше 43 градусов над горизонтом, то радуга с поверхности Земли не видна.

Физика радуги

Вторичная радуга
Преломление света при его переходе в среду с иной оптической плотностью

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении — красный на 137°30’, фиолетовый на 139°20’ и т. д.), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Данное явление вызвано дисперсией. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).

Ход лучей в сферической капле, образование первичной радуги

Радуга представляет собой каустику, возникающую при преломлении и отражении (внутри капли) плоскопараллельного пучка света на сферической капле. Как показано на рисунке (для монохромного пучка), отражённый свет имеет максимальную интенсивность для некоторого угла между источником, каплей и наблюдателем (и этот максимум весьма «острый», то есть большинство преломлённого с отражением в капле света выходит практически точно под одним и тем же углом). Дело в том, что угол, под которым уходит из капли отражённый и преломлённый в ней луч, немонотонно зависит от расстояния от падающего (первоначального) луча до оси, параллельной ему и проходящей через центр капли (эта зависимость довольно проста, и её нетрудно явно вычислить), и зависимость эта имеет гладкий экстремум. Поэтому «количество лучей», выходящих из капли с углами, близкими к экстремальному значению угла, — «гораздо больше», чем остальных. При этом угле (который немного различается для разных показателей преломления для лучей разного цвета) и возникает отражение-преломление максимальной яркости, составляющее (от разных капель) радугу («яркие» лучи от разных капель образует конус с вершиной в зрачке наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и Солнце)[1].

Для одного отражения внутри капли такой угол имеет одно значение, для двух — другое, и т. д. Этому соответствует первичная, вторичная и т. д. радуга. Первичная — самая яркая, она уносит из капли большинство света. Радугу большего порядка обычно не удаётся увидеть, так как она очень слаба.

Схема образования радуги
1) сферическая капля
2) внутреннее отражение
3) первичная радуга
4) преломление
5) вторичная радуга
6) входящий луч света
7) ход лучей при формировании первичной радуги
8) ход лучей при формировании вторичной радуги
9) наблюдатель
10) область формирования первичной радуги
11) область формирования вторичной радуги
12) облако капелек

Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение. Ход лучей показан на рисунке справа вверху. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги, её угловой радиус составляет 40-42°.

Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге «перевёрнутый» порядок цветов — снаружи находится фиолетовый, а внутри красный. Угловой радиус вторичной радуги 50-53°.
Небо между двумя радугами обычно имеет заметно более тёмный оттенок. Также возможно наблюдение радуги и более высоких порядков, но уже, преимущественно, в лабораторных условиях.

В яркую лунную ночь можно наблюдать и радугу от Луны. Поскольку человеческое зрение устроено так, что при слабом освещении наиболее чувствительные рецепторы глаза — «палочки» — не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белесой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы — «колбочки»).

Необычные радуги

Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известен широкий спектр различных оптических феноменов, связанных с возникновением радуги, например огненные радуги, возникающие на перистых облаках, или туманная радуга.

Двойная, перевёрнутая, кольцевая радуга

Перевёрнутая радуга

При определённых обстоятельствах можно увидеть двойную радугу, с самолёта — перевёрнутую или даже кольцевую, а в определённых местностях (в основном в США) — лунную радугу.

Отражённая радуга

История исследования

Радуга на Аляске
«Harpe de Lumière», фотография Georges Noblet

Персидский астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (1236—1311), а возможно, его ученик en:Kamal al-din al-Farisi (1260—1320), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена.[2] Примерно одновременно аналогичное объяснение радуги предложил и немецкий учёный Дитер Фрейбургский.

Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году Марком Антонием де Доминисом в книге «De radiis visus et lucis in vitris perspectivis et iride». На основании опытных наблюдений он пришёл к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления — при входе в каплю и при выходе из неё.

Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своём труде «Метеоры» в главе «О радуге».

Двойная радуга в ландшафте, картина Питера Рубенса

Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 или 6 (например, в Японии и англоязычных странах[3]) цветов. Считают, что первым выбрал число 7 Исаак Ньютон, для которого число 7 имело специальное символическое значение (по пифагорейским, богословским или нумерологическим соображениям). Причём первоначально он различал только пять цветов — красный, жёлтый, зелёный, голубой и фиолетовый, о чём и написал в своей «Оптике». Но впоследствии, узрев ещё один цвет (оранжевый), посчитал это бесовским наваждением (число 6 для него было дьявольским) и, стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к шести перечисленным цветам спектра ещё один (индиго).[4]

  • Довольно интересно замечание о том, что вычленению в солнечном спектре отдельных цветов может способствовать то, что на непрерывный спектр в солнечном свете наложен дискретный линейчатый спектр поглощения некоторых атомов во внешних слоях солнечной атмосферы (фраунгоферовы линии), причём некоторые из этих линий поглощения достаточно интенсивны, чтобы быть заметными, то есть способствовать впечатлению, что солнечный спектр состоит из полосок «отдельных цветов». Возможно, попытка привязать к наиболее интенсивным фраунгоферовым линиям традиционное (ньютоново) деление солнечного спектра на семь основных цветов и была бы несколько искусственной, но усиливая общее впечатление «разделённости» цветов спектра, вместе с другими психологическими механизмами, восприятие такой разделённости довольно правдоподобно могло бы быть одним из оснований традиционного деления цветов радуги.
Радуга повисла разноцветным коромыслом,
Опустив один конец в зелёный океан…
- М.Рысаков

Мнемонические фразы

Цвета в радуге расположены в последовательности, соответствующей спектру видимого света. В русском языке существуют такие мнемонические фразы для запоминания этой последовательности:

  • Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь
  • Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.

Фразы являются так называемым акростихом[5].

В этих фразах начальная буква каждого слова соответствует начальной букве названия определённого цвета.

Цвета во фразе перечисляются в соответствии с порядком цветов в радуге, от красного (видимый свет с наибольшей длиной волны) до фиолетового (видимый свет с наименьшей длиной волны).

Другие варианты

Существуют аналогичные по цели конструкции, в которых цвета перечисляются в такой же последовательности.

  • Крот овце, жирафу, зайке голубые сшил фуфайки
  • Как-то однажды Жан звонарь городской сломал фонарь
  • Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп
  • Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности?
  • Кварк окружает жаркий занавес глюонов, создающих флюиды

Радуга в истории, мифологии и культуре

Joseph Anton Koch: Героический ландшафт с радугой (1805)
  • В скандинавской мифологии радуга — это мост Биврёст, соединяющий Мидгард (мир людей) и Асгард (мир богов); красная полоса радуги — вечный огонь, который безвреден для Асов, но сожжёт любого смертного, который попытается подняться по мосту. Охраняет Биврёст Ас Хеймдалль.
  • В древнеиндийской мифологии — лук Индры, бога грома и молнии.
  • В древнегреческой мифологии — дорога Ириды, посланницы между мирами богов и людей.
  • В армянской мифологии радуга — это пояс Тира (первоначально бог солнца, потом — бог письменности, искусств и наук).
  • По славянским поверьям, радуга пьёт воду из озёр, рек и морей, которая потом проливается дождём. Иногда она заглатывает вместе с водою рыб и лягушек, поэтому порою они с неба падают. Появление радуги предвещало несчастье, а если человеку удастся пройти под радугой, то мужчина станет женщиной, а женщина — мужчиной[6].
  • Согласно поверьям многих африканских народов, в тех местах, где радуга касается земли, можно найти клад (драгоценные камни, раковины каури или бисер).
  • В мифологии австралийских аборигенов Радужный змей считается покровителем воды, дождя и шаманов.
  • Ирландский лепрекон прячет горшок золота в месте, где радуга коснулась земли.
  • В Библии радуга появилась после всемирного потопа как символ прощения человечества, и является символом союза Бога и человечества (в лице Ноя) о том, что потопа никогда больше не будет (Быт.9:13-15).

«Я полагаю радугу Мою в облаке, чтоб она была знамением завета между Мною и между землею. И будет, когда сгущу Я тучи над землею, покажется радуга в облаке». Эту фразу толкователь Пятикнижия РаШИ объясняет так: «Когда сгущу Я тучи над землею», — когда Мой Атрибут Суда будет подсказывать Мне навести на землю тьму и гибель, тогда… «появится радуга в облаке». То есть радуга показывается на небе тогда, когда человечество заслуживает гибели за свои грехи. «И будет, когда Я наведу облако на землю, то явится радуга 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». (Быт.9:13-15) Согласно Талмуду, при жизни больших праведников нет нужды в этом знаке, так как Вселенная защищена от гибели их присутствием.

Радуга и ассоциированные термины

  • Ирис — цветок с богатой гаммой цветов;
  • Иридий — металл, цвета соединений которого дают практически полную радугу;
  • Радужная оболочка глаза по-латыни — ирис;
  • Ирисовая диафрагма напоминает радужную оболочку глаза;
  • присутствует в названиях муз. групп (к примеру, Rainbow);

Радуга как символ

См. также

Примечания

  1. ↑ Можно заметить (это хорошо видно и на рисунке), что заметное количество света, отраженного-преломленного в каплях, попадает и во внутреннюю область конуса. И хотя в этой области острый максимум интенсивности отсутствует, что делает свет в ней практически лишенным цвета, однако общее количество света попадающего сюда — достаточно велико. При наблюдении (и на фотографиях) нередко можно заметить, что небо (как и пейзаж и вообще всё) внутри дуги радуги — заметно более светлое.
  2. ↑ Al-Farisi biography
  3. ↑ О количестве цветов в радуге
  4. ↑ Радуга
  5. ↑ Ги Лефрансуа. Прикладная педагогическая психология. — СПб.: Прайм-Еврознак, 2003. — С. 144. — 416 с. — (Проект «Главный учебник»). — ISBN 5938780896.
  6. ↑ Левкиевская Е. Е. Мифы русского народа. — М.: Астрель, 2000. — С. 90. — 528 с. — (Мифы народов мира). — ISBN 5-17-002811-3.

Литература

На русском языке

На английском языке

  • Robert Greenler, Rainbows, Halos, and Glories, (1980) ISBN 0-521-38865-1
  • Raymond L. Lee and Alastair B. Fraser, The Rainbow Bridge: Rainbows in Art, Myth and Science, (2001) Penn. State University Press and SPIE Press ISBN 0-271-01977-8
  • David K. Lynch & William Livingston, «Color and Light in Nature», 2nd edition (2001) ISBN 0-521-77504-3
  • M.G.J. Minnaert, «Light and Color in the Outdoors», 1995 ISBN 0-387-97935-2
  • M. Minnaert, «The Nature of Light and Color in the Open Air», 1973 ISBN 0-486-20196-1
  • Naylor, John, «Out of the Blue», 2002, ISBN 0-521-80925-8
  • Bleicher, Steven (2004) Contemporary Color: Theory & Use p6. Delmar. ISBN 1-4018-3740-9: «However, most people can only discern six of these hues; they have trouble telling the difference between indigo and violet.»

Ссылки

На русском языке

На английском языке

Шаблон:ЦветаРадуги

Шаблон:Link FA Шаблон:Link FA Шаблон:Link GA

Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Радуга&oldid=46078616