РАДУГА
РАДУГА
Радуга
Радуга - всем известное оптическое явление в атмосфере; наблюдается,когда солнце освещает пелену падающего дождя и наблюдатель находитсямежду солнцем и дождем. Явление это представляется в виде одной, реже -двух концентрических светлых дуг, рисующихся на небосводе со стороныпадающего дождя и окрашенных концентрически в ряд "радужных" цветов.Внутренняя, наиболее часто видимая дуга окрашена с наружного края вкрасный цвет, с внутреннего - в фиолетовый; между ними в обычном порядкесолнечного спектра лежать цвета: (красный), оранжевый, желтый, зеленый,синий и фиолетовый. Вторая, реже наблюдаемая дуга лежит над первой,окрашена обыкновенно более слабо и порядок расположения цветов в нейобратный. Часть небосвода внутри первой дуги кажется обыкновенно оченьсветлой, часть небосвода над второй дугой кажется менее светлой,кольцевое же пространство между дугами кажется темным. Иногда, кромеэтих двух главных Р., наблюдаются еще дополнительные Р., представляющиеслабые цветные размытые полосы, окаймляющие верхнюю часть внутреннегокрая первой радуги и реже верхнюю часть внешнего края второй Р. Иногда,очень редко, Р. наблюдается в тех же условиях и при освещении дождевойтучи луною. Тоже явление Р. замечается иногда и при освещении солнцемводяной пыли, носящейся в воздухе вблизи фонтана или водопада. Когдасолнце закрыто легкими облаками - первая Р. кажется иногда совершенно неокрашенной и представляется в виде белесоватой дуги, более светлой, чемфон небосвода; такую Р. называют белой. Наблюдения явления Р. показали,что дуги ее представляют правильные части кругов, центр которых лежитвсегда на линии, проходящей через голову наблюдателя и солнце; так кактаким образом центр Р. при высоко стоящем солнце лежит ниже горизонта,то наблюдатель видит лишь небольшую часть дуги Р.; при закате и восходесолнца, когда солнце на горизонте, Р. представляется в виде полдугиокружности. С вершины очень высоких гор, с воздушного шара можно увидетьР. и в виде большей части дуги окружности, так как при этих условияхцентр Р. расположен над видимым горизонтом. Наблюдения над Р. показали,что угол, образуемый двумя линиями, мысленно проведенными из глазнаблюдателя к центру дуги Р. и к ее окружности, или угловой радиус Р.есть величина приблизительно постоянная и равная для первой радуги около41°, для второй - 52°. Элементарное объяснение явления Р. дано было ещев 1611 г. А. деДомини в его сочинении "De Radiis Visus et Lucis",развито затем Декартом ("Les meteores", 1637) и вполне разработаноНьютоном в его "Оптике" (1750). Согласно этому объяснены, явление Р.происходить вследствие преломления и полного внутреннего отражениясолнечных лучей в каплях дождя. Если на шаровую каплю жидкости упадетлуч, то он, претерпев преломление по направлению, может отразиться отзадней поверхности капли по направлению и выйти, снова преломившись, понаправлению. Луч, иначе упавший на каплю, может, однако, в точке второйраз отразиться по и выйти, преломившись. по направлению. Если на каплюупадет не один луч, но целый пучок параллельных лучей, то, какдоказывается в оптике, все лучи, претерпевшие одно внутреннее отражениев капле воды, выйдут из капли в виде расходящегося конуса лучей, оськоторого расположена по направлению падающих лучей (в действительностипучок выходящих из капли лучей не представляет правильного конуса, идаже все составляющие его лучи не пересекаются в одной точке; только дляпростоты па следующих чертежах эти пучки приняты за правильные конусы свершиной в центре капли.). Угол отверстия конуса зависит от коэффициентапреломления жидкости, а так как коэффициент преломления для лучейразличного цвета (различной длины волны), составляющих белый солнечныйлуч, неодинаков, то и угол отверстия конуса будет различный для лучейразного цвета, именно для фиолетовых будет меньше, чем для красных.Вследствие этого конус будет окаймлен цветным радужным краем, краснымизвне, фиолетовым внутри, при чем, если капля водяная, то половинауглового отверстия конуса для красного цвета будет около 42°, дляфиолетового 40,5°. Исследование распределения света внутри конусапоказывает, что почти весь свет сосредоточен в этой цветной кайме конусаи чрезвычайно слаб в центральных частях его; таким образом мы можемрассматривать лишь яркую цветную оболочку конуса, так как все внутренниелучи его слишком слабы, чтобы быть восприняты зрением. Подобное жеисследование лучей, дважды отразившихся в капле воды, покажет нам, чтоони выйдут такой же конической радужной оболочкой, но красной свнутреннего края, фиолетовой с внешнего, при чем для водяной каплиполовина углового отверстия второго конуса будет равна 50° для красногои 54° для фиолетового края. Миллер, Пульфрих, Билье и друг. изучали искусственные Р., получаемыепри наблюдении отражения и преломления света в цилиндрической струеводы, освещаемой источником, помешенным за наблюдателем, и при этихусловиях могли заметить Р. до 19 порядка; измеренные ими угловые радиусыР. весьма близки к предсказываемым теорией. Изложенная элементарнаятеория Р. должна, однако, рассматриваться лишь, как первое приближение кистинной теории Р., так как она не выясняет появления дополнительных Р.и так как предсказываемые ею угловые радиусы Р. несколько большенаблюдаемых (наблюдались первые Р. с углами от 38° до 40°). Юнг, Поттери затем в особенности Эри (1838 - 48) разработали более совершеннуютеорию Р., основанную на рассмотрении явлений дифракции при преломлениии отражении света в каплях воды. Эта теория, весьма сложная и неподдающаяся элементарному изложению, вполне объясняет все особенностиР., а также появление дополнительных Р. Согласно этой теории, угловыерадиусы дополнительных Р. зависят от величины капель, и эти Р. темвиднее, чем капли меньше. Так как дождевые капли увеличиваются по мереприближения к земле, то дополнительные Р. могут быть хорошо видимы лишьпри преломлении и отражении света в высоко расположенных сдоях дождевойпелены, т. е. при небольшой высоте солнца и только у верхних частейпервой и второй Р. Полная теория бедой Р. дана была Пертнером в 1897 г.Часто возбуждался вопрос о том, видят ли различные наблюдатели одну и туже Р., и представляет ли Р., видимая в тихом зеркале большого водногорезервуара, отражение непосредственно наблюдаемой Р. Элементарная теорияР. очевидно указывает, что различные наблюдатели видят Р. образованныеразличными каплями дождя, т. е. разные Р., и что кажущееся отражениерадуги есть та Р., которую видел бы наблюдатель, помещенный подотражающей поверхностью, на таком расстоянии от ее вниз, на каком оннаходится над нею. Наблюдавшиеся в редких случаях, в особенности наморе, пересекающиеся эксцентричные Р. объясняются отражением света отводной поверхности за спиной наблюдателя, и появлением, таким образом,двух источников света (солнца и отражения его), дающих каждый свою Р.Подроб. см. Airy, "Transactions of the Cambridge Philosophical Society"(т. VI, 1838); Perntner, "Sitzungsb. d. Wiener Akademie" (т. 106, 1897),а также Mascart, "Traite d'Oplique" (т. 1, стр. 382 - 405). А. Гершун.
|
