Om Regnbågar Är Cirkulära, Varför Ser Vi Bara Bågar?

Att se en regnbåge kan känns som en belöning. Efter ett kraftigt åskväder är det trevligt att se en färgstark båge som passerar den lugnande himlen. Men du kanske (eller kanske inte) blir förvånad över att veta att regnbågar inte riktigt är bågar och inte heller är ”bågar”. De är faktiskt hela cirklar.

Så varför ser vi bara en båge? Ofta är regnbågarna vi ser delvis blockerade av marken och horisonten. För att observera en i all sin cirkulära härlighet, måste du hitta en trevlig hög utsiktspunkt. Vi förklarar hur fenomenet händer.

Separationsgrader

Medier är viktiga: I luften kryssar lätta kryssningar med 186 000 mil per sekund (300 000 kilometer per sekund). Men eftersom flytande vatten är tätare kan ljus inte röra sig så snabbt. Så när en ljusstråle som glider genom luften träffar en vattenmassa, bromsar den ner ganska mycket.

När det gäller regnbågar, bjuder – eller bryter solljus – som kommer in i enskilda vattendroppar flera gånger. Först böjs den när den passerar in i en pärla av H2O. Efter det studsar ljuset från innerväggen längst ner på droppen och återför luften igen. Ljuset bryts igen när de går ut.

Genom brytning separerar dropparna solljus i sina komponentfärger. Även om det ser vitt ut, är solstrålar en blandning av alla färger inom det synliga ljusspektrumet.

Var och en av dessa har en annan våglängd; den längsta tillhör rött ljus medan den kortaste är reserverad för lila ljus. På grund av dessa idiosynkrasier, när en stråle med vitt solsken tränger in i en vattendroppe, bryter dess komponentfärger – och lämnar H2O – i olika vinklar. Därför är alla färger i en regnbåge uppdelade i separata lager.

Om du hoppas kunna se en regnbåge måste dina ögon riktas bort från solen – och det måste finnas en stor koncentration av luftburna vattendroppar framför dig. När en stråle med vitt ljus träffar dessa sprids dess komponentfärger.

Rain O’s

Din förmåga att uppfatta några av dessa färger bestäms av din fysiska vistelseort. Varje droppe i den gardinen med flytande vatten är ett litet prisma. De bryter alla vitt ljus i distinkta strålar av rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och lila ljus. Men dina ögongulor kommer aldrig att se mer än en färg per droppe (om så är fallet). Alla andra lämnar droppen i fel vinkel för att träffa dina elever.

Lila är den lägsta färgen på en regnbåge eftersom lila ljus lämnar vattenpärlor i den skarpaste vinkeln: 40 grader relativt dess ingångspunkt. Samtidigt skickas rött ljus – som sitter på toppen av en regnbåge – tillbaka i din allmänna riktning i en 42-graders vinkel.

En nyckelfaktor här är placeringen av den antisolära punkten. Detta är platsen på himlen – eller på marken – som är exakt 180 grader från solen relativt ditt perspektiv. På en ljus, solig dag markerar skugghuvudet den antisolära punkten. Varje regnbåge är en perfekt cirkulär ring centrerad runt just denna plats.

Ändå om du står på marknivå kommer du inte att kunna se cirkelns nedre hälft. Från denna utsiktspunkt blir faktiskt alla delar av en regnbåge som sjunker under horisonten osynliga. En av orsakerna till detta är att närheten till jordytan begränsar mängden och koncentrationen av regndroppar inom din siktlinje.

Som sådan är procenten av en regnbåge som är synlig för de flesta människor direkt korrelerad med solens position. När vår solgranne nästan kikar över horisonten kommer den antisolära punkten att vara ganska hög upp, vilket ger dig chansen att se en mycket större regnbåge än du skulle göra när solen klättrar högre.

Omvänt, om solen är mer än 42 grader över horisonten, blir det omöjligt för markbaserade observatörer att se någon del av en regnbåge överhuvudtaget. Men när du skyar i ett flygplan blir saker mer intressanta. På regniga eller dimmiga dagar ser flygplanpassagerare och piloter ibland fullständiga cirkulära regnbågar. Ännu bättre, 2013, fotograferade Colin Leonhardt denna bild av en cirkulär dubbla regnbåge medan han flyger runt Australiens Cottesloe Beach.

Glory Be

Vi avslutar med att prata om några runda och färgglada optiska illusioner som ser ut som regnbågar men inte är det. Boka en fönsterplats på din nästa flygning och du kan vittna om en härlighet. Det här är snäva cirklar som kan visas runt den antisolära punkten när du stirrar nedåt på ett moln eller en filt av dimma. Till skillnad från regnbågar är de produkten av elektromagnetiska vågor. Det är möjligt att se härligheter från höga bergstoppar.

Också anmärkningsvärt är de mångfärgade glorierna som ibland omger solen eller månen. De kusliga ringarna tillverkas genom interaktion mellan ljusa och upphängda iskristaller.