Автор фото, Cavan Images/Julia Crim via Getty Images
Published Время прочтения: 5 мин
Дождь заканчивается, и из-за облаков выходит солнце. Вы поднимаете взгляд и видите красивую радугу, изогнувшуюся в небе. Казалось бы, то же видит и ваш друг, стоящий рядом.
Вы можете этого не отдавать себе отчет, но ваша радуга выглядит несколько иначе, чем его.
На самом деле каждая радуга уникальна для того, кто ее наблюдает, ведь радуги – это не физические объекты, а оптическое явление, персонализированное для ваших глаз.
Точные углы
«Радуга — это узор, который возникает, когда солнечный свет — белый свет — отражается и преломляется миллионами дождевых капель в небе», — рассказывает эксперт по радугам Филипп Лейвен программе BBC World Service CrowdSci.
Чтобы вы увидели радугу, солнце должно быть позади вас, капли дождя – перед вами, а солнечный свет должен достигать дождя, не блокируясь облаками.
Тогда происходит удивительная геометрия.
Когда свет попадает на каплю дождя, в воде он замедляется и преломляется, объясняет Лейвен.
Разные цвета – или длины волн – преломляются на несколько разные величины, поэтому белый свет разлагается на все составляющие цвета.
Когда лучи света достигают задней части капли, они отражаются внутри. А когда доходят до противоположного края капли, снова преломляются наружу, еще больше рассеивая цвета.
Красный свет выходит примерно под углом 42 градуса относительно направления, из которого свет попал, тогда как синий или фиолетовый — примерно под углом 40 градусов. Когда вы поднимаете взгляд вверх, некоторые капли дождя высоко в небе преломляют красный свет под правильным углом, чтобы он попал в ваш глаз, тогда как синий свет там проходит над в.
В каплях ниже вашего глаза достигает самый синий свет. Именно поэтому обычно вы видите красный цвет на верхнем, наружном крае радуги, а синий – на нижнем, внутреннем крае.
На самом деле радуги образуют круг вокруг центра, который называется антисолнечной точкой, совпадающей с местом, где находится тень вашей головы.
Но обычно мы не видим нижнюю часть этого круга, потому что она находится под землей. Чем ниже Солнце, например на рассвете или на закате, тем большую часть этого круга можно увидеть. Если Солнце поднялось более чем на 42 градуса над горизонтом, даже верхняя часть радуги будет ниже уровня земли.
«Обычно вы не увидите радуги посреди дня», — говорит Лейвен.
Если ваш друг стоит слева или справа от вас, свет будет выходить из капель и будет попадать в его глаза с несколько иного направления.
А если вы поменяетесь местами? Если он выше или ниже вас, свет будет достигать его глаз иначе.
И даже если он будет точно такой же рост и будет стоять на том же месте, Земля немного вернется относительно Солнца, и свет снова изменится.
Двойные радуги
Если вам обоим повезет, вы можете увидеть две радуги одновременно.
«Если небо между вами и радугой достаточно чистое, вы можете увидеть так называемую вторичную радугу», — говорит физик Пин Вах Ли, ассистент-профессор Китайского университета Гонконга.
Эта вторичная радуга возникает из-за того, что свет дважды отражается внутри капли дождя перед тем, как выйти наружу.
Цвета располагаются в обратном порядке – красный внутри дуги, а фиолетовый – снаружи.
Разница углов между красным и фиолетовым больше, поэтому вторичная радуга выглядит шире, чем первичная. Но свет тоже слабее, поэтому его труднее увидеть. Свет может отражаться внутри капли еще больше раз. Третья или четвертая радуга будет возникать по направлению к Солнцу, что делает их очень сложными для наблюдения, объясняет Ли.
А пятая радуга появляется с другой стороны, но она очень слаба для человеческого глаза.
Однако исследователю удалось зафиксировать эти редкие оттенки на камеру в 2012 году.
Одинаковый размер
Ваша радуга может формироваться из других световых лучей, чем радуга вашего друга, но одна вещь не меняется – ее размер.
Все радуги занимают одинаковое место перед вами, говорит Рэймонд Ли, метеоролог и почетный профессор-исследователь Военно-морской академии США.
Он объясняет, что поскольку радуга не является объектом, «она не имеет линейного размера».
Это оптическое явление можно описать только угловым размером — углом от одного края дуги к другому относительно вас.
Автор фото, jacobeukman via Getty Images
«Радиус составляет примерно 42 градуса, так что, удвоив его, получаем диаметр — 84 градуса», — говорит Ли.
И оказывается, этот угол одинаков независимо от того, где вы стоите. Так что по крайней мере в этом ваша радуга и радуга вашего друга совпадают.
