Proč je duha oblouk? Proč je duha kulatá?

Začněme tím, že duha není nějaký předmět, který se objevuje někde ve vesmíru, jak si mnozí stále myslí, a vůbec nejde o machinace mimozemšťanů. Duha není vůbec objekt, ale optický jev. K tomuto jevu dochází v důsledku lomu světelných paprsků v kapkách vody a to vše se děje výhradně při dešti. To znamená, že duha není vůbec objekt, ale jen hra světla. Ale co krásná hra, nutno říct!

Samozřejmě, od pradávna se lidé snažili vysvětlit duhu. Například v Africe věřili, že duha je obrovský had, který se pravidelně plazí ze zapomnění, aby vykonal své temné činy. Srozumitelná vysvětlení týkající se tohoto optického zázraku však mohla být podána až koncem 17. století. Poté žil slavný René Descartes kousek po kousku. Byl to on, kdo jako první dokázal simulovat lom paprsků v kapce vody. Ve svých studiích Descartes používal skleněnou kouli naplněnou vodou. Nedokázal však plně vysvětlit tajemství duhy. Ale Newtonovi, který právě tuto kouli nahradil hranolem, se podařilo rozložit paprsek světla na spektrum.

Jednoduše řečeno, vzhled duhy lze odvodit do následujícího vzorce: světlo procházející dešťovými kapkami se láme. A láme se, protože voda má vyšší hustotu než vzduch. bílá barva, jak známo, sestává ze sedmi základních barev. Je zcela jasné, že všechny barvy mají různé vlnové délky. A v tom spočívá celé tajemství. Když sluneční paprsek prochází kapkou vody, láme každou vlnu jinak.

Nyní, když víme, jak duha vypadá, můžeme mluvit o jejím tvaru. Ve skutečnosti duha není půlkruh, ale kruh. Jen to nevidíme úplně, protože střed duhového kruhu leží na stejné přímce jako naše oči. Například z letadla můžete vidět celou, kulatá duha, i když se to stává velmi zřídka, protože v letadlech se obvykle dívají na své krásné sousedy nebo jedí hamburgery při hraní Angry Birds. Proč má tedy duha tvar půlkruhu? Je to proto, že kapky deště, které tvoří duhu, jsou shluky vody se zaobleným povrchem. Světlo vycházející z této kapky odráží její povrch. To je celé tajemství.

Je zajímavé, že dva lidé stojící vedle sebe a pozorující duhu ji vidí každý jinak! To vše je způsobeno tím, že v každém jednotlivém okamžiku sledování se v nových kapkách vody neustále tvoří duha. To znamená, že jedna kapka spadne a na jejím místě se objeví další. Také typ a barva duhy závisí na velikosti kapiček vody. Čím větší jsou kapky deště, tím jasnější bude duha. Nejsytější barva duhy je červená. Pokud jsou kapky malé, bude duha širší s výraznou oranžovou barvou na okraji. Je třeba říci, že nejdelší vlnu světla vnímáme jako červenou a nejkratší jako fialovou. To platí nejen pro prohlížení duhy, ale obecně pro všechno. To znamená, že nyní můžete inteligentně komentovat stav, velikost a barvu duhy, stejně jako všechny ostatní objekty viditelné lidským okem.

Abyste pochopili podobu tohoto přírodního jevu, musíte pochopit, jak se tvoří. Duha je optický jev vyplývající z lomu a odrazu sluneční paprsky...

Abyste pochopili podobu tohoto přírodního jevu, musíte pochopit, jak se tvoří. Duha je optický jev, který vzniká v důsledku lomu a odrazu slunečního světla v kapkách vody. To znamená, že aby se duha objevila, jsou potřeba dvě složky:

kapky vody (proto je duha viditelná po dešti, ve sprše vodopádů, v mlze);
sluneční světlo(a slunce je vždy za zády toho, kdo vidí duhu).

Barva slunečních paprsků je bílá, všechny barvy se v ní „míchají“. Když narazí na kapku, láme se a „rozpadá se“ na samostatné paprsky. Po lomu získávají tyto paprsky různé úhly, a proto mají podle fyzikálních zákonů různé barvy.

Proč ale nevidíme rovný pruh nebo například jednolitou pestrobarevnou oblohu, ale oblouk?

Toto není oblouk. Tohle je kruh!

Ve skutečnosti duha není oblouk nebo půlkruh, ale celý kruh. Tento tvar souvisí s kulovitým tvarem samotných vodních kapek.

Co se stane s paprskem:

Při průchodu zvenčí do kapky se paprsek láme a rozpadá se na různobarevné kuželové paprsky. Kuželovitý tvar je získán díky kulovitému tvaru povrchu kapky (ve známém experimentu v hodinách fyziky vycházejí „ploché“ paprsky z hranolu, protože jeho plocha je plochá).
Barevné paprsky se odrážejí od vnitřního povrchu kapky pod stejným úhlem, v jakém na ni dopadají. Podle fyzikálních zákonů dostává každá barva svůj vlastní úhel odrazu – stejný jako úhel dopadu.
Při výstupu z kapky (opět přes kouli) se barevné paprsky opět lámou a jejich úhel vychýlení se zvětšuje. Proto se barevné kužely ještě více otevírají.

Ukazuje se, že každá kapka „září“ vícebarevnými kuželovými paprsky. Vidíme skládací světlo mnoha kapek. Navíc to vidíme, jen když jsme ve vztahu ke kapkám pod stejným úhlem, pod jakým na ně svítí slunce.

Pokud by bylo možné být na více místech najednou, pak by bylo teoreticky možné vidět celé světelné kužely. Když jste na jednom místě, můžete vidět pouze barevné kruhy, které tvoří duhu. To je výsledek promítání „řezu“ kuželů na oblohu.

Proč ale vidíme pouze oblouk?

Bylo zjištěno, že duha je viditelná pouze tehdy, když slunce není více než 42 stupňů nad obzorem. A pozorovatel je obecně na povrchu Země a většina duhového kruhu je před ním skryta. To je celé tajemství, proč je oblouk viditelný.

Každý člověk vidí svou „vlastní“ duhu. Koneckonců, pozorovatelé jsou na různých místech, což znamená, že vidí záři z různých kapek.
Velikost a jas duhy závisí na velikosti kapiček vody. Čím větší jsou, tím větší jsou duhové pruhy. Čím jednotnější je velikost kapky, tím jasnější je duha.
Pokud se postavíte blíže slunci, bude duha širší; když dál, tak už. Samozřejmě, že tyto vzdálenosti musí být poměrně velké, abychom si všimli rozdílu.
Čím nižší je slunce a čím vyšší je pozorovatel, tím větší je oblouk duhy a naopak.

Jsou případy, kdy lidé viděli celou duhu. Byli na dost vysoká nadmořská výška: zapnuto vysoká hora, v letadle nebo vrtulníku. A nejkrásnější duha je vidět z vesmíru!

Ve skutečnosti je oblouk známý lidskému oku pouze částí vícebarevného kruhu. Tento přírodní úkaz lze celý spatřit pouze z letadla a i to jen v dostatečné míře.

První studie tvaru duhy provedl francouzský filozof a matematik René Descartes již v 17. století. Vědec k tomu použil skleněnou kouli naplněnou vodou, která umožnila představit si, jak se sluneční paprsek odráží v kapce deště, láme se a tím se stává viditelným.

Tvar duhy je určen tvarem kapiček vody, ve kterých se láme sluneční světlo. A vodní kapky jsou víceméně kulovité (kulaté). Paprsek bílých slunečních paprsků, který prochází kapkou a láme se v ní, se promění v řadu barevných trychtýřů, zasunutých jeden do druhého, čelem k pozorovateli. Vnější trychtýř je červený, do něj se vkládá oranžová, žlutá, pak zelená atd., zakončená vnitřní fialovou. Každá jednotlivá kapka tak tvoří celou duhu.

Duha z jedné kapky je samozřejmě slabá a v přírodě ji nelze vidět samostatně, protože v závěsu deště je mnoho kapek. Duha, kterou vidíme na obloze, je tvořena myriádami kapek. Každá kapka vytváří řadu vnořených barevných trychtýřů (nebo kuželů). Ale z jednotlivé kapky dopadne na duhu pouze jeden barevný paprsek. Oko pozorovatele je společným bodem, ve kterém se protínají barevné paprsky z mnoha kapek. Například všechny červené paprsky vycházející z různých kapek, ale pod stejným úhlem a vstupující do oka pozorovatele, tvoří červený oblouk duhy. Všechny oranžové a jiné barevné paprsky také tvoří oblouky. Proto je duha kulatá.

Dva lidé stojící vedle sebe vidí svou vlastní duhu! Protože v každém okamžiku vzniká lomem slunečního světla v nových a nových kapkách duha. Kapky deště padají. Místo spadlé kapky zaujme další a podaří se jí vyslat její barevné paprsky do duhy, následuje další a tak dále.

Viditelné změny duhy

Typ duhy - šířka oblouků, přítomnost, umístění a jas jednotlivých barevných tónů, poloha dalších oblouků - velmi závisí na velikosti dešťových kapek. Čím větší jsou kapky deště, tím je duha užší a jasnější. Velké kapky se vyznačují přítomností bohaté červené barvy v hlavní duze. Četné další oblouky mají také jasné barvy a přímo sousedí s hlavními duhami, bez mezer. Čím menší jsou kapičky, tím širší a slabší se stává duha s oranžovým nebo žlutým okrajem. Přídavné oblouky jsou dále od sebe a od hlavních duh. Podle vzhledu duhy lze tedy přibližně odhadnout velikost dešťových kapek, které vytvořily tuto duhu.

Vzhled duhy závisí také na tvaru kapek. Při pádu ve vzduchu se velké kapky zplošťují a ztrácejí kulovitost. Čím silnější je zploštění kapek, tím menší je poloměr duhy, kterou tvoří.

Přísloví o lovci

Newton také přisuzoval konvenční rozdělení duhy do 7 barev: vědec hledal soulad mezi barvami spektra a tóny hudební stupnice. Každé dítě zná jednoduchou frázi, která vám umožní nezaměnit počet a sekvenci duhových pruhů: Každý lovec chce vědět, kde sedí bažant:

Červené
oranžový
Žlutá
Zelená
Modrý
Modrý
Fialový.

Mýty a legendy o duze

Duha je působivý nebeský úkaz, její výskyt spolu s prvními jarními dešti je v představách předků znamením znovuzrození přírody, požehnaného spojení země a nebe a luxusních barev, kterými duha září, byly vzácným oděvem, do kterého je oblečeno nebeské božstvo. Duhy uchvacují lidskou fantazii odedávna. Vyprávěly se o ní legendy, byly jí připisovány úžasné vlastnosti.

Ve skandinávské mytologii je duha mostem Bifrost spojujícím Midgard (svět lidí) a Asgard (svět bohů); červený pruh duhy je věčný plamen, který je pro Aesira neškodný, ale spálí každého smrtelníka, který se pokusí vylézt na most. Bifrost je střežen As Heimdallem.
Ve staroindické mytologii - luk Indry, boha hromu a blesku.
V starověká řecká mytologie- cesta Iris, posla mezi světem bohů a lidí.
V arménské mytologii je duha pásem Tyru (původně bůh slunce, poté bůh písma, umění a věd).
Podle slovanské víry pije duha vodu z jezer, řek a moří, ze které pak prší. Také podle slovanských přesvědčení vzhled duhy předznamenal neštěstí, a pokud se člověku podaří projít pod duhou, pak se muž stane ženou a žena se stane mužem.
Podle přesvědčení mnoha afrických národů můžete v místech, kde se duha dotýká země, najít poklad ( drahokamy, lastury nebo korálky).
V australské domorodé mytologii je duhový had považován za patrona vody, deště a šamanů.
Irský skřítek ukrývá hrnec zlata v místě, kde se duha dotkla země.
V Bibli se duha objevila po celosvětové potopě jako symbol odpuštění lidstvu, spojení Boha a lidstva.
Duha je obrazem pokojného nebeského ohně, na rozdíl od blesku jako výrazu hněvu nebeských sil. Vzhled duhy po bouřce na pozadí klidné přírody spolu se sluncem umožnil interpretovat ji jako symbol míru.
Podle běžného výkladu červená barva duhy představuje Boží hněv, žlutá – štědrost, zelená – naděje, modrá – uklidnění přírodních sil, fialová – velikost.

závěry

Ve skutečnosti by duha vypadala jako kruh, kdyby do ní nezasahovala krajina. Střed této kružnice leží na přímce procházející vámi (pozorovatelem) od Slunce (nachází se za vámi). Čím níže jste, tím menší část kruhu je viditelná nad zemským povrchem. A třeba z letadla je vidět celý obvod duhy. Takové fotografie můžete snadno najít na internetu vyhledáním výrazu „duha z letadla“.

Proč je duha půlkruhová? Tuto otázku si lidé kladou již dlouho. V některých afrických mýtech je duha had, který obklopuje Zemi do prstence. Nyní ale víme, že duha je optický jev – výsledek lomu světelných paprsků v kapičkách vody při dešti. Proč ale vidíme duhu v podobě oblouku, a ne například v podobě svislého barevného pruhu?

Tvar duhy je určen tvarem kapiček vody, ve kterých se láme sluneční světlo. A vodní kapky jsou víceméně kulovité (kulaté). Paprsek bílých slunečních paprsků, který prochází kapkou a láme se v ní, se promění v řadu barevných trychtýřů, vložených jeden do druhého, čelem k pozorovateli. Vnější trychtýř je červený, do něj se vkládá oranžová, žlutá, pak zelená atd., zakončená vnitřní fialovou. Každá jednotlivá kapka tak tvoří celou duhu.

Vzhled duhy - šířka oblouků, přítomnost, umístění a jas jednotlivých barevných tónů, poloha dalších oblouků - velmi závisí na velikosti dešťových kapek. Čím větší jsou kapky deště, tím je duha užší a jasnější. Velké kapky se vyznačují přítomností bohaté červené barvy v hlavní duze. Četné další oblouky mají také jasné barvy a přímo sousedí s hlavními duhami, bez mezer. Čím menší jsou kapičky, tím širší a slabší se stává duha s oranžovým nebo žlutým okrajem. Přídavné oblouky jsou dále od sebe a od hlavních duh. Podle vzhledu duhy lze tedy přibližně odhadnout velikost dešťových kapek, které vytvořily tuto duhu.

Jsme zvyklí vidět duhu jako oblouk. Ve skutečnosti je tento oblouk pouze částí vícebarevného kruhu. Tento přírodní úkaz lze pozorovat pouze ve vysokých nadmořských výškách, například z letadla.

Existuje skupina optických jevů tzv svatozář. Jsou způsobeny lomem světelných paprsků drobnými ledovými krystalky v cirrových mracích a mlhách. Nejčastěji se halo tvoří kolem Slunce nebo Měsíce. Zde je příklad takového jevu - sférická duha kolem Slunce: