Tęcza wygląda jak kolorowy łuk rozpięty nad polami, ale nie jest przedmiotem ani miejscem, do którego można dotrzeć. To efekt zderzenia światła słonecznego z kroplami wody, a jej położenie zależy od tego, gdzie stoi obserwator. Dlatego przy każdym kroku w jej stronę tęcza „ucieka” razem z nami.
Z czego powstaje tęcza
Do powstania tęczy potrzebne są trzy rzeczy: światło słoneczne, krople wody w powietrzu i obserwator w odpowiednim miejscu. Światło Słońca wydaje się białe, ale w rzeczywistości jest mieszaniną wszystkich barw widzialnych. Zwykle ich nie dostrzegamy, bo docierają do oczu razem.
Kiedy promień światła wpada do kropli wody, zwalnia i zmienia kierunek. Zjawisko to nazywamy załamaniem światła. Każda barwa załamuje się nieco inaczej: czerwień najsłabiej, fiolet najmocniej. Ten efekt to rozszczepienie światła, czyli to samo, co dzieje się w szklanym pryzmacie.
Co dzieje się wewnątrz kropli
Sama zmiana kierunku nie wystarczy, żeby zobaczyć tęczę. Światło musi jeszcze wrócić w stronę, z której przyszło. W kropli przebiega to w trzech krokach:
- Promień wpada do kropli i się załamuje, a przy okazji rozdziela się na barwy.
- Dociera do tylnej ścianki kropli i częściowo się od niej odbija.
- Wychodzi z kropli, załamując się ponownie, i leci w stronę naszych oczu.
Rozszczepione barwy wychodzą z kropli pod nieco różnymi kątami. Najsilniej widać światło wychodzące pod kątem około 42 stopni względem kierunku, z którego świeci Słońce (licząc od punktu leżącego dokładnie naprzeciw Słońca). Dla czerwieni jest to kąt trochę większy, a dla fioletu trochę mniejszy. Stąd układ barw: czerwień na zewnątrz łuku, fiolet w środku.
Łuk widzimy dlatego, że wszystkie krople ustawione pod tym samym kątem względem nas i Słońca układają się w okrąg. Każda kropla wysyła do oka tylko jedną barwę, a pełne widmo składa się z wielu kropli leżących na różnych wysokościach.
Kiedy i gdzie szukać tęczy
Wiedza o tym, jak powstaje tęcza, ułatwia jej znalezienie. Najważniejsza zasada brzmi: Słońce musi być za naszymi plecami, a deszcz przed nami.
- Stań plecami do Słońca i patrz w stronę opadów lub mżawki.
- Najlepsze warunki są rano i późnym popołudniem, gdy Słońce jest nisko nad horyzontem. Wtedy łuk wznosi się wysoko.
- W środku dnia latem Słońce stoi zwykle zbyt wysoko, więc tęcza schowałaby się pod horyzontem.
- Dobrą okazją jest przejaśnienie po burzy, gdy z jednej strony jeszcze pada, a z drugiej świeci Słońce.
- Podobny efekt można zobaczyć w rozpylonej wodzie z fontanny, wodospadu albo ogrodowego węża, o ile Słońce jest za plecami.
Dlaczego nie można dojść do tęczy
Tęcza nie wisi w żadnym konkretnym miejscu nieba. To zbiór promieni światła, które docierają do naszych oczu pod określonym kątem. Gdy się poruszamy, zmienia się nasza pozycja względem Słońca i kropli, więc światło do oczu docierają już inne krople. Łuk przesuwa się razem z nami i zawsze jest widoczny w tym samym kierunku względem Słońca.
Wynika z tego kilka ciekawych rzeczy:
- Dwie osoby stojące obok siebie nie widzą dokładnie tej samej tęczy. Każdy ogląda własną, utworzoną przez inne krople.
- Nawet nasze dwoje oczu widzi nieznacznie różne tęcze, choć mózg łączy je w jeden obraz.
- Tęczy nie da się dotknąć ani zmierzyć jej odległości, bo nie jest przedmiotem o stałym położeniu.
- Przy fotografowaniu tęczy nie da się „podejść bliżej”, żeby kadr wyglądał inaczej. Zmienia się tylko tło.
Można dojść do deszczu, z którego powstaje tęcza, ale wtedy zwykle nie zobaczymy już łuku, bo zmieni się geometria zjawiska. Mgła z fontanny lub wodospadu pozwala stanąć w samym obszarze kropli, lecz wciąż widzimy tylko to, co odbija się pod właściwym kątem.
Podwójna tęcza i inne ciekawostki
Czasem nad główną tęczą widać drugą, słabszą. Powstaje, gdy światło odbija się w kropli dwukrotnie. Ma ona odwróconą kolejność barw, czyli czerwień jest po wewnętrznej stronie łuku, i pojawia się pod kątem około 51 stopni. Pas nieba między obiema tęczami bywa wyraźnie ciemniejszy.
Ciekawe jest też to, że tęcza w rzeczywistości jest pełnym okręgiem. Z ziemi widzimy tylko jego górną część, bo dolną zasłania horyzont. Z samolotu lub ze szczytu góry, przy sprzyjających warunkach, czasem można dostrzec większy fragment koła. Tęcza może też powstawać w świetle Księżyca, choć jest wtedy zwykle bardzo blada i oko odbiera ją jako prawie białą.
Następnym razem, gdy zobaczysz tęczę, spróbuj zrobić kilka kroków w bok i zauważ, że łuk pozostaje w tym samym miejscu względem Ciebie i Słońca. To najprostszy sposób, by na własne oczy zobaczyć, że tęcza jest zjawiskiem zależnym od obserwatora, a nie obiektem czekającym na końcu drogi.
