Przejdź do treści

Uniwersytet Śląski w Katowicach

  • Polski
  • English
Wydział Nauk Ścisłych i Technicznych

Kartka z kalendarza – Dzień tęczy

29.04.2022 - 11:34, aktualizacja 29.04.2022 - 11:37
Redakcja: magdakorbela

Save the date with our scientists

𝐊𝐚𝐫𝐭𝐤𝐚 𝐳 𝐊𝐚𝐥𝐞𝐧𝐝𝐚𝐫𝐳𝐚
📆 3 kwietnia – Dzień Tęczy /🇬🇧 3 April – Rainbow Day
🇬🇧 Read in English – https://cutt.ly/RainbowDay

🌈 „Somewhere over the rainbow, way up high There’s a land that I heard of once in a lullaby…” – tak o tęczy śpiewa Judy Garland, a co może o niej opowiedzieć fizyk? Zapytaliśmy dr Jerzego Jarosza, prof. UŚ.

🌈 Któż jej nie widział? To najpiękniejsze i wcale nierzadkie zjawisko atmosferyczne zawsze zachwyca. Jej niezwykła zjawiskowość i wielobarwność sprawiła, że stała się ważnym, choć różnoznacznym symbolem w wielu kulturach.

🌈 Podziwiając tęczę, rzadko pamiętamy o tym, że to co widzimy, właściwie nie istnieje. Nie istnieje fizycznie, tak jak istnieje chmura, czy błyskawica… nie istnieje bez nas – bez obserwatora. Pewnie nie trzeba tego przypominać, ale zwykle widzimy tęczę jako wielobarwny łuk, będący tylko częścią półokręgu, którego centrum znajduje się poniżej horyzontu. Ogólny mechanizm powstawania tęczy jest nam znany od czasów Bacona. Zajmował się nim także Kartezjusz i Newton, ale dokładne zrozumienie problemu zawdzięczamy dopiero Thomasowi Youngowi i zastosowaniu falowej teorii światła.

🌈 Aby zobaczyć tęczę, potrzebne są: Słońce za nami i niezbyt wysoko nad horyzontem, deszcz przed nami oświetlony promieniami słonecznymi oraz my pośrodku. Słoneczne światło białe oświetlając krople deszczu i wnikając do nich, załamuje się na powierzchni kropel pod różnymi kątami w zależności od długości fali (dyspersja) i ulega rozszczepieniu na barwy. Następnie odbija się wewnątrz kropli od jej tylnej ścianki (całkowite wewnętrzne odbicie) i opuszczając kroplę, ponownie ulega załamaniu na granicy ośrodków aby powrócić do nas, jako światło odbite, rozszczepione na kolory.

🌈 W rezultacie widzimy pierwszy łuk tęczy, malowany sekwencją kolorów od fioletowego wewnątrz łuku, do czerwonego na zewnątrz. Jest to widmo ciągłe, choć z różnych przyczyn, zwykliśmy mówić (za Newtonem) o siedmiu kolorach tęczy. Kolory te widzimy pod określonymi kątami do osi głównej zjawiska, którą jest linia wyznaczona przez Słońce i naszą głowę.

🌈 Jak wiadomo, koniec pierwszego łuku tęczy wskazuje miejsce, w którym został zakopany garnek ze złotem. Problem tylko w tym, że trudno to miejsce zlokalizować, bo zmienia się gdy tylko sami zmienimy położenie…

Światło słoneczne może też wrócić do nas po dwukrotnym odbiciu wewnątrz kropli. Wówczas jego natężenie jest mniejsze, a sekwencja rozszczepionych kolorów ulega odwróceniu. W rezultacie możemy zobaczyć drugi, mniej intensywny łuk tęczy, z kolorami od czerwieni wewnątrz, do fioletu na zewnątrz łuku.

Pomiędzy łukami tęczy można dostrzec znacznie ciemniejszy obszar nieba, nazywany pasem Aleksandra. To też tylko złudzenie, wywołane kontrastem jasności i specyfiką fizjologii receptorów siatkówki, znaną, jako hamowanie oboczne.

🌈 Tęcza to bardzo złożone zjawisko i temat jej wyglądu wcale nie został tu wyczerpany. Można czasem dostrzec dodatkową strukturę barwną wewnątrz pierwszego łuku, związaną z interferencją światła wewnątrz kropel, można też zobaczyć tęczę jako pełny okrąg, jeśli tylko będziemy obserwowali oświetlone krople deszczu z odpowiednio dużej wysokości.

🌈 I nieważne, że to tylko rodzaj optycznej iluzji… ważne, że jest piękna i zachwycająca. I, że nie tylko w Krainie Oz, z całą pewnością gdzieś ponad nią marzenia się spełniają… https://youtu.be/w_DKWlrA24k
Pięknej wiosennej tęczy 🌈

return to top