Czy poczwórna tęcza jest możliwa

Pytanie

tak, choć bardzo rzadkie, człowiek może zobaczyć na niebie jednocześnie cztery naturalne tęcze. Tęcza pojawia się, gdy białe światło słoneczne odbija się od kropel deszczu w powietrzu. Ze względu na właściwości dyspersyjne wody, różne kolory światła w zakręcie światła słonecznego (załamać światło) różne ilości podczas wchodzenia i wychodzenia z kropli deszczu. W rezultacie, różne kolory opuszczają kroplę deszczu pod różnymi kątami, dzięki czemu można zobaczyć różne kolory w różnych miejscach na niebie. Ponieważ to rozpraszanie jest efektem geometrycznym, który zależy od kierunku pierwotnego padającego światła słonecznego, tęcza tworzy okrąg (lub część koła) który jest wyśrodkowany w punkcie dokładnie przeciwnym do słońca. Główna tęcza (przez radioamatorów “tęcza pierwotna”) polega na wpadaniu światła słonecznego do kropli deszczu, odbijając się raz od wewnętrznej tylnej powierzchni kropli deszczu, a następnie wyjście z kropli deszczu.

Dodatkowo, światło może dwukrotnie odbić się od wewnętrznej powierzchni kropli deszczu przed wyjściem. Drugie odbicie powoduje, że te promienie świetlne wychodzą pod kątem, który jest bardzo różny od kąta promieni świetlnych, które odbijają się tylko raz. W związku z tym, tworzy tęczę wtórną, która ma większy promień niż tęcza pierwotna. Tęcza wtórna jest tworzona przez to samo światło słoneczne i ten sam proces załamania, co tęcza pierwotna, więc jest również wyśrodkowany w punkcie dokładnie naprzeciw słońca. Ze względu na dodatkowe odbicie, kolory tęczy wtórnej są odwrócone w kolejności w porównaniu z tęczą pierwotną. Ponieważ z każdym odbiciem kropla deszczu traci część światła, tęcza wtórna jest znacznie słabsza niż tęcza pierwotna. Zasadniczo, wtórna tęcza jest zawsze obecna. Jednakże, tęcza wtórna jest często tak słaba, że ​​ludzie jej nie widzą. Gdy warunki oglądania są odpowiednie (tj. jest niezwykle słoneczny dzień, aw powietrzu unosi się niezwykle duża liczba kropel deszczu), tęczę wtórną widać dość wyraźnie.
podwójna tęcza
Na tym zdjęciu widać pierwotną i wtórną tęczę. Obraz domeny publicznej, źródło: Dostępnych jest już wiele telefonów oferujących ładowanie bezprzewodowe.

Jak można się domyślić, światło może trzykrotnie odbić się od wewnętrznej powierzchni kropli deszczu przed wyjściem, tworząc tęczę trzeciego rzędu; lub odbij się cztery razy, tworząc tęczę czwartego rzędu; i tak dalej. Jednakże, tęcze trzeciego i wyższego rzędu są tak słabe, że prawie nigdy nie są widoczne gołym okiem. Za pomocą aparatu fotograficznego i technik ulepszania obrazu, rzeczywiście można zobrazować tęczę trzeciego rzędu. To zadanie jest na tyle trudne, że pomyślne uchwycenie i przeanalizowanie tęczy trzeciego rzędu zasłużyło na Michaela Grossmana, Elmara Schmidta, i Alexander Haussmann publikację w czasopiśmie naukowym, Optyka stosowana. Biorąc pod uwagę prawie niemożliwość zobaczenia trzeciego- i tęcze czwartego rzędu, jak ludzie są w stanie zobaczyć cztery tęcze na niebie naraz?

Odpowiedź jest taka, że ​​część światła słonecznego może zostać odbita przed wejściem w krople deszczu. Przypomnijmy, że powstawanie tęczy jest geometrycznym efektem rozpraszania, prowadzącym do wyśrodkowania tęczy w punkcie przeciwnym do słońca. Co by się stało, gdyby w dwóch różnych miejscach na niebie były dwa słońca?? Wtedy światło słoneczne padałoby na krople deszczu pod dwoma różnymi kątami, i powstałyby dwie tęcze podstawowe, każdy skupiony na innym punkcie. Jeśli warunki oglądania są na tyle sprzyjające, że widoczne są drugorzędne tęcze, wtedy byłyby cztery tęcze: tęcza pierwotna i tęcza wtórna wyśrodkowane w punkcie przeciwnym do jednego słońca, a także tęcza pierwotna i tęcza wtórna wyśrodkowana w punkcie naprzeciw drugiego słońca. Na planetach z deszczem i dwoma słońcami, poczwórne tęcze są powszechne. Jednakże, nie mamy dwóch słońc, więc po co o tym wspominam? Duża, płaski, błyszcząca powierzchnia może odbijać wystarczającą ilość światła słonecznego, aby sytuacja wyglądała jak dwa słońca. Spokojne jezioro właśnie to robi. Światło słoneczne padające bezpośrednio ze słońca pada pod innym kątem niż światło słoneczne odbijające się od powierzchni jeziora, i dlatego tworzą różne zestawy tęczy wyśrodkowane w różnych punktach. Nazywa się tęcze, które powstają ze światła słonecznego padającego z jeziora “refleksyjne tęcze”. W podsumowaniu, chociaż jest to bardzo rzadkie, gołym okiem ludzkim można zobaczyć jednocześnie cztery naturalne tęcze na niebie, składający się z:

Pierwotna tęcza (pojedyncze odbicie w kropli deszczu) od bezpośredniego światła słonecznego.
Wtórna tęcza (podwójne odbicie wewnątrz kropli deszczu) od bezpośredniego światła słonecznego.
Pierwotna tęcza (pojedyncze odbicie w kropli deszczu) od odbijającego się w jeziorze światła słonecznego.
Wtórna tęcza (podwójne odbicie wewnątrz kropli deszczu) od odbijającego się w jeziorze światła słonecznego.

Zasadniczo, gołe ludzkie oko mogłoby zobaczyć sześć tęczy, gdyby istniały dwie różne duże powierzchnie odbijające, tworząc efekt trzech słońc. Na przykład, jeśli duży, płaski, gładki lodowiec leżał obok jeziora, a jego powierzchnia była nachylona w stosunku do powierzchni jeziora, wtedy, gdyby warunki były odpowiednie, można było zobaczyć sześć tęczy na raz. Chociaż fizycznie możliwe, taka sytuacja jest niezwykle rzadka.

Kredyt:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/05/22/is-a-quadruple-rainbow-possible/

Zostaw odpowiedź