เป็นไปได้ไหมที่จะเกิดรุ้งกินน้ำสี่เท่า

ใช่, แม้ว่าจะหายากมากก็ตาม, เป็นไปได้ที่มนุษย์จะมองเห็นรุ้งกินน้ำตามธรรมชาติ 4 สีพร้อมกันบนท้องฟ้า. รุ้งเกิดขึ้นเมื่อแสงแดดสีขาวโปรยลงมาจากเม็ดฝนในอากาศ. เนื่องจากคุณสมบัติการกระจายตัวของน้ำ, แสงสีต่างๆ ในแสงแดดจะโค้งงอ (หักเห) ปริมาณต่างกันเมื่อเข้าและออกจากน้ำฝน. ผลที่ตามมา, สีที่ต่างกันทำให้หยดน้ำฝนอยู่ในมุมที่ต่างกัน, ทำให้คุณมองเห็นสีต่างๆ ตามสถานที่ต่างๆ บนท้องฟ้า. เนื่องจากการกระเจิงนี้เป็นเอฟเฟกต์ทางเรขาคณิตที่ขึ้นอยู่กับทิศทางของแสงแดดดั้งเดิมที่เข้ามา, สายรุ้งก่อตัวเป็นวงกลม (หรือส่วนหนึ่งของวงกลม) ซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่จุดตรงข้ามกับดวงอาทิตย์พอดี. สายรุ้งหลัก (เรียกว่า “รุ้งหลัก”) เกี่ยวข้องกับแสงแดดที่เข้าสู่น้ำฝน, สะท้อนกลับจากพื้นผิวด้านหลังด้านในของหยดน้ำฝน, แล้วออกจากสายฝน.

นอกจากนี้, แสงสามารถสะท้อนจากพื้นผิวด้านในของน้ำฝนได้ 2 ครั้งก่อนจะออกไป. การสะท้อนครั้งที่สองทำให้รังสีแสงเหล่านี้ออกในมุมที่แตกต่างอย่างมากจากรังสีแสงที่สะท้อนเพียงครั้งเดียว. ดังนั้น, รุ้งทุติยภูมิก่อตัวซึ่งมีรัศมีใหญ่กว่ารุ้งปฐมภูมิ. รุ้งทุติยภูมิถูกสร้างขึ้นโดยแสงแดดและกระบวนการหักเหเดียวกันกับรุ้งปฐมภูมิ, จึงมีศูนย์กลางอยู่ที่จุดตรงข้ามดวงอาทิตย์พอดี. เพราะมีการสะท้อนเพิ่มเติม, สีในรุ้งทุติยภูมิจะกลับกันตามลำดับเมื่อเทียบกับรุ้งปฐมภูมิ. เนื่องจากแสงบางส่วนหายไปจากเม็ดฝนทุกครั้งที่มีการสะท้อน, รุ้งทุติยภูมิจะจางกว่ารุ้งปฐมภูมิมาก. โดยหลักการแล้ว, รุ้งรองจะมีอยู่เสมอ. อย่างไรก็ตาม, รุ้งรองมักจะจางหายไปจนมนุษย์มองไม่เห็น. เมื่อรับชมเงื่อนไขได้ถูกต้อง (เช่น. เป็นวันที่อากาศแจ่มใสผิดปกติและมีเม็ดฝนในอากาศจำนวนมากผิดปกติ), รุ้งทุติยภูมิสามารถเห็นได้ค่อนข้างชัดเจน.

รุ้งปฐมภูมิและรุ้งทุติยภูมิปรากฏอยู่ในภาพถ่ายนี้. ภาพสาธารณสมบัติ, แหล่งที่มา: NASA.

อย่างที่คุณอาจเดาได้, แสงสามารถสะท้อนจากพื้นผิวด้านในของน้ำฝนได้ 3 เท่าก่อนจะออกไป, ทำให้เกิดรุ้งลำดับที่สาม; หรือเด้งสี่ครั้ง, ทำให้เกิดรุ้งลำดับที่สี่; และอื่นๆ. อย่างไรก็ตาม, รุ้งลำดับที่สามและลำดับที่สูงกว่านั้นมีสีจางมากจนแทบจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า. โดยใช้เทคนิคการเพิ่มประสิทธิภาพกล้องและภาพ, สามารถถ่ายภาพรุ้งลำดับที่สามได้อย่างแน่นอน. งานนี้ยากพอที่จะทำให้ Michael Grossman สามารถจับภาพและวิเคราะห์รุ้งลำดับที่สามได้สำเร็จ, เอลมาร์ ชมิดต์, และ Alexander Haussmann ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ, เลนส์ประยุกต์. เมื่อพิจารณาถึงความเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นที่สาม- และสายรุ้งลำดับที่สี่, เหตุใดผู้คนจึงสามารถเห็นรุ้งสี่อันบนท้องฟ้าพร้อมกันได้?

คำตอบก็คือแสงแดดบางส่วนสามารถสะท้อนออกมาก่อนเข้าสู่หยาดฝนได้. โปรดจำไว้ว่าการก่อตัวของรุ้งกินน้ำเป็นการกระเจิงทางเรขาคณิตที่ทำให้รุ้งอยู่ตรงกลางจุดที่อยู่ตรงข้ามดวงอาทิตย์. จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีดวงอาทิตย์สองดวงอยู่บนท้องฟ้าสองแห่ง? จากนั้นแสงแดดจะกระทบเม็ดฝนในมุมที่ต่างกันสองมุม, และสายรุ้งปฐมภูมิสองอันก็จะตามมา, แต่ละจุดมีศูนย์กลางอยู่ที่จุดที่แตกต่างกัน. หากสภาพการรับชมดีพอที่จะมองเห็นรุ้งกินน้ำทุติยภูมิได้, ก็จะมีรุ้งสี่อัน: รุ้งปฐมภูมิและรุ้งรองซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่จุดตรงข้ามดวงอาทิตย์ดวงเดียว, เช่นเดียวกับรุ้งปฐมภูมิและรุ้งรองซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่จุดตรงข้ามดวงอาทิตย์อีกดวง. บนดาวเคราะห์ที่มีฝนและดวงอาทิตย์สองดวง, รุ้งสี่เท่าเป็นเรื่องปกติ. อย่างไรก็ตาม, เราไม่มีดวงอาทิตย์สองดวง, แล้วทำไมฉันถึงพูดถึงเรื่องนี้? ที่มีขนาดใหญ่, แบน, พื้นผิวมันเงาสามารถสะท้อนแสงอาทิตย์ได้เพียงพอที่สถานการณ์จะทำหน้าที่เสมือนดวงอาทิตย์สองดวง. ทะเลสาบอันเงียบสงบทำสิ่งนี้ทุกประการ. แสงแดดที่มาจากดวงอาทิตย์โดยตรงอยู่ในมุมที่แตกต่างจากแสงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวทะเลสาบ, และพวกมันก็ก่อตัวเป็นรุ้งกินน้ำที่แตกต่างกันซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่จุดต่างๆ. รุ้งกินน้ำที่เกิดจากแสงแดดที่ส่องมาจากทะเลสาบเรียกว่า “สายรุ้งสะท้อน”. การเข้าถึงตลอดชีวิต, แม้ว่ามันจะหายากมากก็ตาม, เป็นไปได้ที่ตาเปล่าของมนุษย์จะมองเห็นรุ้งกินน้ำตามธรรมชาติสี่เส้นพร้อมกันบนท้องฟ้า, ซึ่งประกอบด้วย:

รุ้งปฐมภูมิ (เงาสะท้อนเดียวภายในเม็ดฝน) จากแสงแดดโดยตรง.
รุ้งรอง (เงาสะท้อนคู่ภายในหยาดฝน) จากแสงแดดโดยตรง.
รุ้งปฐมภูมิ (เงาสะท้อนเดียวภายในเม็ดฝน) จากแสงแดดที่สะท้อนจากทะเลสาบ.
รุ้งรอง (เงาสะท้อนคู่ภายในหยาดฝน) จากแสงแดดที่สะท้อนจากทะเลสาบ.

โดยหลักการแล้ว, ด้วยตาเปล่าของมนุษย์สามารถมองเห็นรุ้งหกได้หากมีพื้นผิวสะท้อนแสงขนาดใหญ่สองอันที่แตกต่างกัน, ทำให้เกิดปรากฏการณ์พระอาทิตย์สามดวง. ตัวอย่างเช่น, ถ้าใหญ่, แบน, ธารน้ำแข็งเรียบๆ ตั้งอยู่ข้างทะเลสาบและพื้นผิวของมันก็เอียงเมื่อเทียบกับพื้นผิวของทะเลสาบ, ถ้าเงื่อนไขถูกต้อง, คุณสามารถเห็นรุ้งหกดวงพร้อมกัน. แม้ว่าทางกายภาพจะเป็นไปได้ก็ตาม, สถานการณ์นี้หายากมาก.

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