Jak powstaje tęcza?

Tęcza to ciekawe i wielokolorowe zjawisko, które zachwyca każdego. W okresie letnim zjawisko tęczy występuje w Polsce bardzo często. Po intensywnym deszczu powinniśmy wypatrywać tęczy na niebie. Pamiętajmy, że pierwszym człowiekiem, który wyjaśnił zjawisko tęczy był Rene Descartes (Kartezjusz). Zastanawiasz się czym jest tęcza i w jaki sposób powstaje? W tym artykule wyjaśnimy podstawowe zagadnienia dotyczące tęczy.  

Jak powstaje tęcza?

Tęcza jest zjawiskiem powstającym poprzez rozproszenie światła białego i odbicie w środku kropel deszczu. Światło wewnątrz kropli załamuje się i równocześnie zawraca. Rozproszenie światła powstaje w wyniku zjawiska dyspresji. Dochodzi wówczas do rozkładu światła białego na wielokolorowe widmo. Światło, które widzimy jest widmem promieniowania elektromagnetycznego.

Dlaczego widzimy różne kolory tęczy? 

Tęcza

Każdej barwie tęczy odpowiada inna długość fali. Izzak Newton odkrył, że białe światło to mieszanina światła o różnych barwach. Współczynnik załamania światła w wodzie i w innym materiale jest różny dla światła o innej bartwie. Światło czerwone przenikając z powietrza do wody, załamuje się mniej niż światło niebieskie i wydostaje się z wody pod innym kątem. Kąt dla światła wychodzącego z wody to od około 42 stopni dla czerwonego na jednym krańcu widma do 40 stopni dla światła fioletowego na drugim krańcu. Barwy tęczy, do których przywykliśmy są rezultatem złożenia łuków o różnorodnych rozmiarach oraz kolorach. Barwy tęczy to następujące kolory: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski oraz fioletowy. Tęcza nie posiada wszystkich możliwych kolorów, brakuje na przykład bieli, koloru brązowego i złotego

Kiedy powstaje tęcza?

Tęcza powstaje po każdym deszczu, gdy Słońce jest za osobą obserwującą, jednak nie wyżej niż 42 stopnie nad horyzontem. Załamany i odbity promień światła może wyjść z kropli deszczu pod maksymalnym kątem 42 stopni, zatem tęcza to okręg o szerokości kątowej 42 stopni. Środek okręgu znajduje się naprzeciwko Słońca i nazywany jest punktem antysolarnym, który będzie zawsze pod horyzontem. To znaczy, że nie zobaczymy całej tęczy w postaci okręgu, ale wyłącznie jej wielokolorowy łuk. Całą tęczę możemy zobaczyć, np. gdy lecimy samolotem ponad chmurami. Tęcze zobaczymy ponadto, gdy pada deszcz, a krople wody unoszą się w powietrzu. Niebo musi być jasne a chmury nie mogą przysłaniać widoku.

Dlaczego pojawiają się dwie tęcze?

Czasami na niebie widzimy dwie tęcze, jedna jest z większym łukiem, który wyłania się nad pierwszym. Powodem takiego zjawiska jest dwukrotne odbicie światła wewnątrz kropel wody. Odbite światło wydostaje się wówczas z kropli pod kątem 51 stopni i taką szerokość kątową posiada drugi łuk widocznej tęczy. Natężenie kolorów w łuku wtórnym jest mniejsze w porównaniu z pierwszym łukiem tęczy. Mniejsze natężenie kolorów spowodowane jest rozproszeniem części światła podczas drugiego odbicia wewnątrz kropel wody.

Czy istnieje tęcza księżycowa?

Tęcza księżycowa istnieje, ponieważ nie tylko światło słoneczne powoduje powstawanie zjawiska tęczy. Bardzo nietypowe zjawisko tęczy księżycowej może wystąpić tylko w kilku miejscach na całym świecie. W trakcie powstawaniu tęczy księżycowej światło odbija się od księżyca i załamuje się na kroplach wody. Powstała tęcza nie ma wyraźnych kolorów i przybiera postać białej wstążki. Zjawisko tego typu możemy zaobserwować przez cały rok w Parku Narodowym Yosemite w Stanach Zjednoczonych oraz podczas obserwacji wodospadów Wiktorii w Zambii (Afryka). Poza tym miejscami tęcza księżycowa występuje na Kostaryce, dzięki wilgotnemu wiatrowi w okresie od grudnia do lutego w trakcie pełni Księżyca.