Ένα ουράνιο τόξο μπορεί να εμφανιστεί ξαφνικά στον ουρανό μετά τη βροχή και να μοιάζει σχεδόν μαγικό. Στην πραγματικότητα, όμως, πίσω από τα εντυπωσιακά του χρώματα κρύβεται ένα εξαιρετικά όμορφο φυσικό φαινόμενο.

Το ουράνιο τόξο δημιουργείται όταν το ηλιακό φως συναντά σταγόνες νερού που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Μέσα σε κάθε σταγόνα, το φως αλλάζει πορεία και διαχωρίζεται στα διαφορετικά χρώματά του.

Τι συμβαίνει όταν το φως μπαίνει στη σταγόνα;

Το λευκό φως του Ήλιου δεν αποτελείται στην πραγματικότητα από ένα μόνο χρώμα. Περιέχει ένα ολόκληρο φάσμα χρωμάτων, από το κόκκινο έως το ιώδες.

Όταν μια ακτίνα ηλιακού φωτός συναντήσει μια σταγόνα βροχής, περνά από τον αέρα στο νερό. Εκεί η ταχύτητα του φωτός αλλάζει και η ακτίνα διαθλάται, δηλαδή αλλάζει ελαφρώς κατεύθυνση.

Τα διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός δεν αλλάζουν πορεία ακριβώς με τον ίδιο τρόπο. Έτσι, τα χρώματα αρχίζουν να διαχωρίζονται.

Αυτό είναι το πρώτο σημαντικό βήμα για τη δημιουργία του ουράνιου τόξου.

Η σταγόνα λειτουργεί σαν μικροσκοπικό οπτικό σύστημα

Το φως συνεχίζει την πορεία του μέσα στη σταγόνα και φτάνει στην πίσω εσωτερική επιφάνειά της.

Εκεί ένα μέρος του φωτός ανακλάται εσωτερικά και επιστρέφει προς την αντίθετη πλευρά της σταγόνας.

Καθώς το φως βγαίνει ξανά από το νερό και περνά στον αέρα, διαθλάται για δεύτερη φορά.

Έτσι, μέσα σε μία μόνο σταγόνα πραγματοποιούνται τρία βασικά φαινόμενα:

• διάθλαση όταν το φως εισέρχεται,

• εσωτερική ανάκλαση μέσα στη σταγόνα,

• νέα διάθλαση όταν το φως εξέρχεται.

Το αποτέλεσμα είναι ο διαχωρισμός του λευκού φωτός στα χρώματα που βλέπουμε ως ουράνιο τόξο.

Γιατί βλέπουμε επτά χρώματα;

Το ορατό φάσμα του φωτός περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά μήκη κύματος. Παραδοσιακά, το ουράνιο τόξο περιγράφεται με επτά χρώματα:

κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, ινδικό και ιώδες.

Στην πραγματικότητα, όμως, το φάσμα δεν χωρίζεται σε επτά απόλυτα διακριτές ζώνες. Τα χρώματα μεταβαίνουν σταδιακά το ένα στο άλλο.

Το κόκκινο βρίσκεται προς τη μία πλευρά του ορατού φάσματος και έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος. Το ιώδες βρίσκεται στην άλλη πλευρά και έχει μικρότερο μήκος κύματος.

Αυτός ο διαφορετικός τρόπος διάθλασης των χρωμάτων είναι που επιτρέπει στα μάτια μας να τα ξεχωρίζουν.

Γιατί το ουράνιο τόξο εμφανίζεται συνήθως μετά τη βροχή;

Χρειαζόμαστε δύο βασικά στοιχεία: φως του Ήλιου και σταγόνες νερού.

Γι’ αυτό ένα ουράνιο τόξο μπορεί να εμφανιστεί όταν υπάρχει βροχή μπροστά μας και ο Ήλιος βρίσκεται πίσω μας.

Η θέση του Ήλιου είναι πολύ σημαντική. Αν ο Ήλιος βρίσκεται πολύ ψηλά στον ουρανό, μπορεί να είναι δύσκολο να παρατηρήσουμε ένα πλήρες ουράνιο τόξο από το έδαφος.

Αντίθετα, όταν ο Ήλιος βρίσκεται χαμηλότερα, οι συνθήκες μπορούν να είναι πιο κατάλληλες για την εμφάνισή του.

Γιατί το ουράνιο τόξο είναι καμπύλο;

Αυτό είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία του φαινομένου.

Το ουράνιο τόξο δεν είναι απλώς μια χρωματιστή γραμμή που σχηματίζεται τυχαία στον ουρανό. Οι σταγόνες που βρίσκονται στη σωστή γεωμετρική θέση στέλνουν προς τα μάτια μας φως συγκεκριμένων μηκών κύματος.

Από το έδαφος βλέπουμε συνήθως ένα τόξο, επειδή το έδαφος κρύβει το υπόλοιπο μέρος του κύκλου.

Στην πραγματικότητα, από ψηλά, για παράδειγμα από ένα αεροπλάνο υπό κατάλληλες συνθήκες, μπορεί να είναι δυνατό να παρατηρηθεί πολύ μεγαλύτερο μέρος του κυκλικού σχήματος.

Γιατί κάθε άνθρωπος βλέπει διαφορετικό ουράνιο τόξο;

Υπάρχει κάτι ακόμη πιο εντυπωσιακό.

Το ουράνιο τόξο που βλέπεις δεν είναι ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε συγκεκριμένη απόσταση και μπορεί κάποιος να το πλησιάσει.

Η εικόνα που βλέπεις εξαρτάται από τη θέση του Ήλιου, τις σταγόνες του νερού και τη δική σου θέση ως παρατηρητή.

Αν μετακινηθείς, αλλάζει και η γωνία με την οποία φτάνει το φως στα μάτια σου. Έτσι, στην ουσία βλέπεις το δικό σου ουράνιο τόξο.

Μπορεί να εμφανιστεί και δεύτερο ουράνιο τόξο;

Ναι. Μερικές φορές μπορεί να εμφανιστεί ένα δεύτερο, πιο αχνό τόξο πάνω από το κύριο ουράνιο τόξο.

Αυτό συμβαίνει όταν το φως υποστεί δύο εσωτερικές ανακλάσεις μέσα στις σταγόνες νερού, αντί για μία.

Το δεύτερο ουράνιο τόξο είναι συνήθως πιο αχνό και έχει αντίστροφη σειρά χρωμάτων σε σχέση με το κύριο.

Ανάμεσα στα δύο τόξα μπορεί επίσης να εμφανιστεί μια σχετικά σκοτεινή περιοχή, γνωστή ως ζώνη του Αλέξανδρου.

Ένα φυσικό φαινόμενο που κρύβει πολλή επιστήμη

Το ουράνιο τόξο είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η φυσική μπορεί να δημιουργήσει κάτι εντυπωσιακό χωρίς να χρειάζεται τίποτα περισσότερο από ηλιακό φως και νερό.

Η διάθλαση, η ανάκλαση και η ανάλυση του φωτός συνεργάζονται μέσα σε αμέτρητες μικρές σταγόνες.

Και ίσως αυτό είναι το πιο όμορφο στοιχείο του φαινομένου: κάθε φορά που βλέπουμε ένα ουράνιο τόξο, στην πραγματικότητα παρακολουθούμε ένα μικρό μάθημα φυσικής να εκτυλίσσεται μπροστά στα μάτια μας.

Αν αυτό το άρθρο σου κέντρισε το ενδιαφέρον, συνέχισε να ανακαλύπτεις τον κόσμο της επιστήμης μέσα από τις υπόλοιπες σελίδες της κατηγορίας  https://morfeszois.com/katigories/episthmh/

Θέλεις περισσότερα άρθρα;  Ακολούθησέ μας στο https://www.facebook.com/profile.php?id=61574820057874  και το https://www.instagram.com/morfeszois/  για να μη χάνεις τίποτα

Συντάκτρια  Δέσποινα Μπλάτζα – https://morfeszois.com/