Tęcza to jedno z najpiękniejszych zjawisk na niebie, a jednocześnie jedno z najbardziej zwodniczych. Powstaje, gdy światło słoneczne przechodzi przez krople wody, a jej położenie zależy od miejsca, w którym stoisz. Dlatego nie da się do niej dojść: to nie przedmiot, lecz efekt optyczny.
Co jest potrzebne, żeby powstała tęcza
Do powstania tęczy potrzebne są trzy rzeczy: słońce, krople wody w powietrzu oraz odpowiednie ustawienie obserwatora. Najczęściej widzimy ją podczas deszczu lub tuż po nim, gdy część nieba jest już odsłonięta, a w innej części wciąż wiszą krople. Podobny efekt można zobaczyć także w mgiełce wodospadu, w rozpylonej wodzie z ogrodowego węża czy w fontannie.
Słońce musi znajdować się za Twoimi plecami, stosunkowo nisko nad horyzontem, a deszcz lub mgiełka przed Tobą. Dlatego tęcze tak często widać rano lub późnym popołudniem. W środku lata, w południe, słońce jest zwykle zbyt wysoko i tęcza przeważnie znika pod horyzontem.
Jak światło tworzy kolory
Światło słoneczne wydaje się białe, ale w rzeczywistości składa się z mieszaniny barw. Gdy promień wpada do kropli wody, zachodzą w niej trzy procesy:
- załamanie – światło zmienia kierunek przy wejściu do kropli, a każda barwa załamuje się nieco inaczej, więc kolory zaczynają się rozdzielać,
- odbicie – promień odbija się od wewnętrznej tylnej ściany kropli,
- ponowne załamanie – przy wyjściu z kropli światło znów zmienia kierunek, a rozdzielenie barw się pogłębia.
W efekcie z kropli wychodzi światło rozłożone na barwy, od czerwonej po fioletową. Czerwień widzimy na zewnętrznym brzegu łuku, a fiolet na wewnętrznym. Każda kropla wysyła światło we wszystkich kierunkach, ale do Twojego oka trafia tylko to, które wychodzi pod określonym kątem względem kierunku padania promieni słonecznych. Kąt ten wynosi około 42 stopni dla czerwieni i nieco mniej dla fioletu.
Dlaczego tęcza ma kształt łuku
Skoro liczy się kąt, to tęczę tworzą te krople, które leżą na stożku wyznaczonym względem linii od Słońca przez Twoją głowę. Ten stożek widzisz jako okrąg, a ponieważ horyzont zazwyczaj ucina jego dolną część, oglądasz łuk. Pełny okrąg tęczy można zobaczyć z lotu ptaka, na przykład z samolotu lub ze szczytu góry, jeśli warunki na to pozwalają.
Czasem widać też tęczę wtórną, czyli słabszy łuk nad tą główną. Powstaje, gdy światło odbija się w kropli dwukrotnie. Kolejność barw jest w niej odwrócona, a przestrzeń między łukami wydaje się ciemniejsza.
Dlaczego nie można dojść do tęczy
Tęcza nie znajduje się w jednym konkretnym miejscu. Jej położenie zależy od tego, gdzie stoisz i gdzie jest Słońce. Każdy obserwator widzi nieco inną tęczę, bo światło trafiające do jego oczu pochodzi z innych kropli niż to, które trafia do oczu osoby obok.
Gdy robisz krok do przodu, zmienia się geometria: tęcza „przesuwa się” razem z Tobą i wciąż jest widoczna pod tym samym kątem względem Słońca. Dlatego jej koniec zawsze wydaje się równie daleko. To trochę jak z własnym cieniem, którego też nie da się dogonić.
Można do tego dodać, że tęcza nie ma wyraźnej granicy ani materialnej postaci. Gdybyś wszedł w obszar, w którym unoszą się krople, zobaczyłbyś po prostu mgłę lub deszcz. Tęcza istnieje tylko w oku patrzącego, w momencie gdy światło zostaje odpowiednio rozproszone.
Jak samemu zobaczyć tęczę
Nie trzeba czekać na deszcz. Wystarczy kilka prostych kroków:
- wybierz słoneczny dzień, najlepiej rano lub pod wieczór,
- stań plecami do Słońca,
- rozpyl wodę z węża ogrodowego lub rozpylacza, kierując strumień przed siebie,
- poruszaj się powoli, aż w mgiełce pojawią się kolory.
Jeśli widzisz tęczę po deszczu, spójrz w stronę przeciwną do Słońca. Warto też zwrócić uwagę na cień własnej głowy: środek okręgu tęczy leży dokładnie na linii przeciwległej do Słońca, czyli tam, gdzie pada ten cień.
Choć tęczy nie można dotknąć ani do niej dojść, wiedza o tym, jak powstaje, sprawia, że łatwiej przewidzieć, kiedy i gdzie się pojawi. Następnym razem, gdy po burzy wyjdzie słońce, wystarczy obrócić się plecami do niego i spojrzeć w stronę resztek chmur.
