Imorgon är Saint Patrick ’ s Day, jag trodde att det skulle vara intressant att bo på en av de populära myterna i denna dag om ett vackert atmosfäriskt fenomen: regnbågen.
legenden säger att i slutet av varje regnbåge sitter en leprechaun, som beskrivs som högst 2 meter lång. Leprechauns spenderar förmodligen all sin tid på att göra skor, och legenden säger att om du kan hålla blicken fast på dem tillräckligt länge så är de tvungna att avslöja var deras guldkruka befinner sig. Tanken att en kruka med guld kan hittas i regnbågens ände har sitt ursprung någonstans i gamla Europa.
i min 30-plus-åriga karriär som sändningsmeteorolog har jag sett många regnbågar, men har ännu inte hittat några leprechauns … eller en kruka med guld för den delen. Men det färgstarka skådespelet i sig har verkligen genererat många liknande legender och anekdoter genom generationerna.
enligt Bibeln är regnbågen tecknet på Guds löfte till mänskligheten att han aldrig mer kommer att översvämma jorden. Regnbågar indikerar faktiskt ofta att regnet har gått. I allmänhet blir det soligt när du ser en regnbåge, men regnmoln (vanligtvis cumulonimbus ) ligger bara en kort bit bort.
för att se en regnbåge behöver du två ingredienser: solljus och regndroppar.
prisma av vatten
solljus är en blandning av färger. När den passerar genom ett glasprisma böjs eller bryts något av ljuset mer än andra delar. Ljus som lämnar prismen sprider sig ut i ett kontinuerligt band av färger som kallas ett spektrum. Färgerna går från rött, som är böjt minst, genom orange, gul, grön och blå hela vägen till violett, som är böjd mest.
och precis som solljus som passerar genom ett prisma böjs, så passerar solljus genom vattendroppar. Detta ger ett atmosfäriskt solspektrum på himlen för alla att se: en regnbåge.
en regnbåge är helt enkelt en grupp cirkulära eller nästan cirkulära färgbågar som framträder som en stor båge i himlen. Regndropparna fungerar som miniatyrprismer, bryter eller bryter solljus i olika färger samt reflekterar det för att producera spektrumet.
regnbågar ses ofta i kölvattnet av en regnstorm. De kommer när solljuset bryter igenom regnmoln.
du kan skapa en konstgjord regnbåge för dig själv med en trädgårdsslang. Stå helt enkelt med ryggen mot solen och justera slangen till en fin spray. Regnbågar kan också ses mot spray av ett vattenfall.
en enda eller primär regnbåge har röd på utsidan eller toppen av bågen och blå på insidan. Vanligtvis är bågens radie lika med ungefär en fjärdedel av den synliga himlen, eller 42 grader, till den röda. När det finns duschar i närheten, titta bara i den del av himlen mittemot solen i 42 graders vinkel från din skugga; om det finns en regnbåge, det är där det kommer att vara.
den primära bågen beror på ljus som kommer in i den övre delen av dropparna och lämnar efter en inre reflektion, så denna båge är alltid ljusare än den sekundära bågen där solljus reflekteras två gånger i regndroppar.
ibland bildas en sekundär båge utanför primären. Det blir svagare, med färgerna omvända: rött på insidan, violett på utsidan. Den sekundära regnbågen bildas i 51 graders vinkel från din skugga; den är alltid svagare och försvinner vanligtvis snabbare än den primära.
området mellan de två bågarna verkar relativt mörkt, för det saknar helt både de en gång – och de två gånger reflekterade strålarna.
det finns även bevis för en tredje eller tertiär regnbåge som har setts i sällsynta fall, och några observatörer har även rapporterat att se fyrdubbla regnbågar där en svag yttersta båge hade en porlande och pulserande utseende.
Snell eller Descartes?
vi kan inte med absolut säkerhet säga exakt vem som var den första personen som gav den korrekta förklaringen av vad som orsakar regnbågar, även om kredit vanligtvis ges till fransmannen ren Saudiar Descartes (1596-1650), en filosof och författare som skrev en formell och systematisk diskussion om ämnet i en bilaga till hans berömda verk, ”en diskurs om metod”, 1637.
Descartes gjorde förmodligen en exakt beräkning av de vägar som ljusstrålar tog på olika punkter genom en glasglob av vatten (simulerar en regndroppe) och bestämmer därmed deras brytningsvinklar; det var lösningen på ett matematiskt problem som hade undvikit forskare i två årtusenden och var nyckeln till att förklara regnbågens fenomen.
men lägg märke till att jag sa att Descartes ”förmodligen” gjorde den beräkningen. Som det visade sig hade Willebrord Snell, en holländsk astronom och matematiker, upptäckt den matematiska brytningslagen 16 år före Descartes avhandling om ämnet. Snell misslyckades dock med att publicera sina fynd och dog 1626. Sedan, ungefär 80 år senare, efter att Snells anteckningar upptäcktes, uppstod kontroverser när några anklagade Descartes för att på något sätt ha sett Snells manuskript och tagit sina fynd för sig själv.
slutresultatet var att i väst, särskilt i de engelsktalande länderna, blev lagen om ljusbrytning känd som Snells lag, medan den i Frankrike kallas Descartes lag.
så, medan Descartes kan ha förklarat vad en regnbåge är, kunde han verkligen inte ha gjort det utan dessa beräkningar för ljusets brytning. Men om han eller Snell kan krediteras fullt ut för den delen av förklaringen, kanske vi aldrig vet.
var och när man ska titta
sjömän har länge vetat att regnbågar kan användas för att förutsäga vädret. Generellt sett flyttar duschar och åskväder från väst till öst, vilket verifierar det gamla ordspråket:
Rainbow på morgonen, sailor ’s warning; Rainbow på natten, sailor’ s delight
på morgonen är solen i öst; för att se en regnbåge måste du vända mot väst där det regnar. Eftersom duschvädret vanligtvis kommer från väst, ta varning från morgonregnbågen. På natten (ja, faktiskt mer som sen eftermiddag, men ”eftermiddag” rimmar inte med ”glädje”) solen är på den västra himlen; efter en dusch eller åskväder har redan passerat dig, är det vanligtvis att dra sig tillbaka mot öster, där du ser din regnbåge.
och eftersom duschar är vanligare på sen eftermiddag än tidigt på morgonen, är regnbågens observationer på sen eftermiddag mycket vanligare än på morgonen och det är av den anledningen att utseendet på en regnbåge vanligtvis förknippas med början av förbättrat väder.
om solen går ner eller stiger kan en hel halvbåge ses. Om solen råkar vara 42 grader eller högre över horisonten kommer du inte att kunna se en regnbåge eftersom den skulle vara under horisonten.
din knutna näve som hålls i armlängd är ungefär lika med 10 grader; så om solen är ungefär ”fyra nävar” ovanför horisonten ser du inte en regnbåge.
den enda möjligheten att se en regnbåge vid den tiden skulle vara från ett flygplan eller från toppen av ett högt berg. Ett flygplan skulle ge den bästa möjligheten att få syn på en full 360-graders regnbåge projicerad mot marken, men det är en syn som bara ett fåtal har varit privilegierade att se.
andra typer av regnbågar
en annan typ av båge färgad röd, eller röd och grön kan visas med primära och sekundära bågar. Ibland kan flera färgband ses precis inom den primära regnbågen. Dessa extra band är kända som supernumerära regnbågar, och de förklarades 1803 av den brittiska forskaren Thomas Young när han insåg att ljuset bestod av vågor. De beror på diffraktion (avböjning) av ljus.
som vi har sett är de flesta regnbågar orsakade av solljus och ses på dagen, men ibland kan vi belönas med en glimt av en månbåge orsakad av en full eller nästan fullmåne. Månbågar ses oftast runt tropiska öar, till exempel i Karibien, där lokala duschar kan bestå långt in på natten. De flesta rapporterar att de är vita, men Robert Greenler som är känd för sina populära föreläsningar om optiska fenomen misstänker att detta är en fysiologisk faktor. Vid låga belysningsnivåer påpekar han att ögat förlorar sin färgkänslighet, så att en standard multihued båge verkar vit. Och faktiskt visar bilder av månbågar färger, men för fotografen verkade det vara vitt.
slutligen, överväga denna lilla (guld?) nugget: inga två personer, även om de kan stå sida vid sida, någonsin se samma regnbåge. Varför? Tja, eftersom regndropparna ständigt är i rörelse så förändras dess utseende alltid och bågen är en båge i en cirkel vars centrum ligger på linjen som sträcker sig från solen till observatörens öga. Eftersom två människors ögon inte kan uppta samma plats i rymden samtidigt ser varje observatör en annan regnbåge.
så kom ihåg: varje gång du ser en regnbåge är den unik på sitt eget spektakulära sätt!
- en ära-Ous regnbåge över Antarktis
- Varför kan vi inte nå slutet av regnbågen?
- Bildgalleri: läser molnen