6.2. Странные радуги

Почему бывают радуги белые и красные? Почему при лунном свете увидеть радугу удается редко, а цвета лунной радуги и вовсе не разглядеть? Какой формы и каких цветов бывают радуги, которые можно наблюдать в тумане, на туче или на росистом лугу? Если радуга висит над водоемом, одна дуга видна на поверхности воды, а другая в небе. Радуга на воде — это отражение радуги на небе?

Изредка можно увидеть, как от основания обычной радуги поднимается почти вертикально светящийся разноцветный столб. Почему возникает эта полоса?

Обычная радуга — результат рассеяния видимого света. А инфракрасный или ультрафиолетовый свет тоже могут приводить к появлению радуги?

ОТВЕТ • Чем меньше диаметр капли, тем меньше разделены цвета радуги. Если капли достаточно маленькие, полосы, соответствующие разным цветам, перекрываются. Так появляется белая радуга — блестящая белая дуга. Красную радугу можно увидеть перед самым заходом солнца. В это время солнечные лучи проходят через атмосферу длинный путь. При этом цвета синего края видимого спектра почти полностью рассеиваются на молекулах воздуха, так что капли освещает в основном красный свет.

Ночью, в лунном свете, тоже возникают радуги, но увидеть лунную радугу в красках труднее, поскольку в темноте глаз человека плохо различает цвета. Радугу в лунную ночь замечают реже: во-первых, она не такая яркая, а во-вторых, ночью люди реже ищут на небе радугу.

Радугу можно увидеть в тумане, на затянутом облаками небе или на лугу, покрытом росой, но заметить ее труднее. Во всех этих случаях капельки слишком маленькие, спектральное разложение солнечного света нечеткое и радужную дугу трудно различить на ярком фоне. Такие радуги выглядят как белые полосы в форме гиперболоидов или эллипсов, то есть так, как в перспективе видит их на горизонтальной поверхности наблюдатель. Если над поверхностью пруда образовался туман, то есть в воздухе висят маленькие капельки воды, то и в этом случае можно заметить радугу. Причем, если над водоемом формируется обычная радуга, то в воде можно увидеть отраженную радугу. Однако такая отраженная радуга — не просто отражение радуги над водой, поскольку своим появлением она обязана другим каплям. Чтобы образовалась отраженная радуга, лучи света должны попасть внутрь капель, отразиться раз (или два) от их внутренних поверхностей, покинуть капли, а затем отразиться от поверхности воды в направлении наблюдателя. Угол, под которым видит эти капли наблюдатель, отличается от угла, под которым он видит капли, образующие обычную радугу.

Кажущийся вертикальным радужный столб, который иногда появляется у основания обычной радуги, тоже результат отражения света от поверхности воды. Но только здесь свет сначала отражается от поверхности воды, а затем освещает капли. Эти капли наблюдатель видит под тем же углом, что и капли, принимающие участие в образовании обычной радуги (рис. 6.2). В очень редких случаях над основной радугой возникает дополнительная радужная дуга (такую дополнительную радугу иногда по ошибке считают радугой третьего порядка). Центр основной радуги первого порядка находится в точке солнечного противостояния, а центр дополнительной радуги, образовавшейся в отраженном свете, сдвигается относительно этой точки вверх. Если видны только концы дополнительной радуги, они кажутся вертикальными, хотя на самом деле они изогнуты.

Рис. 6.2 / Задача 6.2. Отраженный от воды свет может привести к образованию радуги, центр которой расположен выше центра радуги первого порядка. Показаны только концы дополнительной радуги.

Ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, входящие в состав солнечного света, тоже могут образовывать радуги. Хотя они невидимы для глаза и не являются разноцветными в обычном понимании этого слова, их можно обнаружить с помощью специальной аппаратуры.