Новий рік, січень, зима. Але мова піде про… райдугу, або веселку.

Весе́лка, також ра́йдуга (очевидно, від праслов’янського radǫga) — атмосферне оптичне явище, що являє собою одну, дві чи декілька спектральних дуг (або кіл, якщо дивитися з повітря), що спостерігаються на тлі хмари, якщо вона розташована проти Сонця. Червоний колір спектру ми бачимо з зовнішнього боку первинної веселки, а фіолетовий — із внутрішнього. Таке визначення цього дивовижного видовища дає наука.

Минулого року ми вже писали про веселку, в День пошуку веселки, який відзначається 3 квітня в матеріалі «Що за диво-краса – розписні ворота» - http://artbiblio.ucoz.org/news/shho_za_divo_krasa_rozpisni_vorota/2023-04-03-1660  

Перебільшено веселку спостерігають навесні, влітку, іноді восени. Минулого року на Хмельниччині подвійна веселка з’явилася 26 березня.

Але ось цього року на Хмельниччині райдуга спостерігалась вже 2 січня, вдень,  між 15.20 та 15.30 годиною.

Райдуга на Хмельничинні. 2 січня 2024р. Фото О. Захарова

Це дуже незвично. В народі є прикмета: бачити райдугу – до щастя. Тож сподіваємось, що січнева веселка стане першим знаком до встановлення миру в нашій країні.

Зараз трошки більше розповімо про веселку з точки зору науки - фізики, оптики, історії.

Виникнення веселки пов'язане з заломленням і відбиттям (деякою мірою і з дифракцією) сонячного світла у водяних краплях, зважених у повітрі. Ці крапельки по-різному відхиляють світло різних кольорів, у результаті чого біле світло розкладається на спектр. Спостерігач, що стоїть спиною до джерела світла, бачить різнобарвне світіння, що виходить із простору по концентричному колу (дузі).

Схема заломлення променів у веселці

Найяскравіша дуга (первинна веселка) утворюється променями, що зазнали одного відбивання всередині крапель. Радіус цієї дуги становить 42°. Промені, що двічі відбилися від стінок краплі зсередини, утворюють вторинну веселку, радіус якої більший приблизно на 10° більше. Порядок кольорів у вторинній веселці зворотний.

Центр кола, дугу якого описує веселка, завжди лежить у напрямку, протилежному до напрямку на Сонце (Місяць), тобто одночасно бачити Сонце й веселку без використання дзеркал неможливо. Для спостерігача на землі вона зазвичай виглядає як частина дуги кола; чим він вище, тим веселка повніша — з гори або літака можна побачити й суцільне коло.

Повна райдуга, фото зроблено з ілюмінатора літака.

Якщо водяні крапельки, що висять у повітрі, дуже дрібні (туман), веселка виглядає дещо по-іншому; це пояснюється хвильовими властивостями світла. Така веселка (відома як біла райдуга) ширша і значно слабше забарвлена.

У яскраву місячну ніч можна побачити місячну веселку. Людський зір влаштований так, що при слабкому освітленні працюють лише найчутливіші рецептори ока — палички, які не сприймають кольорів, тому місячна веселка виглядає білястою; чим яскравіше світло, тим «барвистіша» веселка (у її сприйняття включаються колірні рецептори — колбочки).

Рано вранці та пізно вдень – найкращий час, щоб побачити веселки, оскільки сонце не повинно бути надто високо. Веселки завжди навпроти Сонця, а їх центри знаходяться під горизонтом в антисонячній точці. Чим нижче Сонце до горизонту, тим більшу частину кола ми бачимо. Краплі дощу, які сприяють появі веселки, лежать на конусі, вершина якого спрямована на око спостерігача. Отже, коли ви дивитесь на веселку, ви дивитесь на зібране світло від багатьох крапель дощу, які на мить утворюють «кольоровий конус», вершина якого спрямована до вашого ока.

Веселка - це не просто набір кольорових кілець. Небо всередині світле, тому що краплі дощу також направляють туди світло. Основна дуга — це блискучий диск, який дуже сильно світлішає до свого краю.

Світлові промені, зазнаючи одноразового відбиття в краплях дощу, утворюють первинну веселку або освітлюють небо всередині неї. Двічі відбиті промені відхиляються, утворюючи вторинну дугу або освітлюючи небо ззовні.

Таким чином, область між основною і вторинною веселкою помітно темніша за навколишнє небо. Ця область називається «темною смугою Олександра», вона названа так на честь грецького мудреця Олександра з Афродісії, який описав її у своїх хроніках ще на початку 3-го століття. Ця геометрична смуга являє собою область, позбавлену променів, які пройшли крізь краплі води. Світло, відбите від поверхні крапель, може досягати цієї смуги, але ці промені відносно слабкі. У випадку спектру краплі роси зони Олександра дійсно буде виглядати дуже темною, оскільки під цим кутом немає конкуруючих джерел розсіяного світла, за винятком поверхневого відбиття.

З історії вивчення веселки

Природу виникнення веселки намагалися розгадати та описати з давніх часів.

Арістотель ще понад 2000 років тому у своїй «Метеорологіці» зазначав наступне: «Веселка ж ніколи не стає колом та її дуга не більша півкола. На заході та сході дуга  найбільша, а коло — найменше; коли ж [Сонце] піднімається вище, дуга стає меншою, але коло — більшим . Після осіннього рівнодення, коли дні коротші, [веселка] з'являється у будь-який час доби, але літом ніколи не буває в полудні.».

В тому, що веселка ніколи не стає колом,  Арістотель, як ми вже знаємо, помилявся.

Роджер Бекон, францисканський монах, який викладав в Оксфорді, спершу спостерігав за заломленням сонячного світла в кристалах, в крапельках роси на листках, у водяних бризках від обертового млинового колеса. Потім досліджував саме явище веселки, звернувши увагу на те, що вона завжди з'являється на фоні хмар або туману. Бекон вказував, що промені, які повертаються від веселки в око, утворюють кут в 42° градуси з променями, що виходять від Сонця в бік веселки. У найважливішій праці Бекона «Великий твір» (1267 р.), в розділі про фізику, особлива увага приділялася саме оптиці.

1306 року саксонський монах Теодоріх Трейденський дійшов висновку, що пояснення властивостей веселки варто шукати в особливостях заломлення сонячних променів у краплях дощу; для дослідів використовував скляну кулю, наповнену водою. щоб змоделювати хід променів у краплі.

Через 300 років після Теодоріха італійський монах ордену єзуїтів Марко Антоній де Домінус повторював експеримент зі скляною кулею. На підставі спостережень дійшов висновку, що веселка з'являється в результаті відбивання від внутрішньої поверхні краплі дощу і дворазового заломлення променів — при вході в краплю і при виході з неї. За життя єзуїт видав у Венеції трактат «Про райдугу зору та світла» (1611 р.). Після смерті монаха його тіло спалили разом з трактатом.

Французький фізик і математик Рене Декарт (1596—1650 рр.) — у 1627 р. сформулював закон заломлення і у 1637 р. збудував траєкторію променя світла: від сонця — через краплю — до ока спостерігача. До того ж його обчислення допомогли з'ясувати що крапля, котра рівномірно освітлена сонцем, для нас виглядає по-різному — в залежності від кута, під яким ми її спостерігаємо.

Ісаак Ньютон (1643—1727 рр.) був першим, хто пояснив забарвлення веселки.

Повна теорія веселки з урахуванням дифракції світла, яка залежить від співвідношення довжини хвилі світла і розміру краплі, була побудована лише в XIX столітті Дж. Б. Ері (1836) і Дж. М. Пернтером (1897).

Кольори веселки

Традиційно умовно виділяють сім кольорів веселки в послідовності зменшення довжини світлової хвилі: червоний, помаранчевий (оранжевий), жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Цю послідовність легко запам'ятати за мнемонічною формулою, кожне слово якої розпочинається на літеру, що відповідає кольору. Наприклад:

Чарівниця Осінь Жар-птаху Закликає Бабин Сад Фарбувати

Чарівна Оксана Живе Знову Біля Старого Фонтану

Чомусь Осіння Журба Завжди Буяє Сумними Фарбами

Чоловік Охоче Жінку Заміж Бере Собі Файну

Червоні Окуляри Жанки Заважають Бачити Сяйво Фіалки

Чому Обізнані Життям Завжди Балакають Смішні Фрази?

Червоний Орел Живе За Байраком Серед Фіалок

Чапля Осінь Жде Завзято, Буде Сани Фарбувати

Чи Обжене Жвавенького Зайчиська Байдикуватий Ситий Фокстер'єр?

Чекав Обіду Журналіст. З‘їв Бутерброд — Став Футболіст.

Чи Омелько Жити Зможе Без Своїх Фантазій?

Чим Образив Жайворонка Золотавий Блиск Святкового Феєрверку?

Чапля Пообіцяла (помаранчевий, а не оранжевий) Жабці Знайти Барвистий Стиглий Фрукт

Веселка як прапор

Ми всі знаємо, що веселка – це символ терпимості. Це прапор руху лесбійок,геїв, бісексуалів та трансгендерних людей. Веселковий прапор можна побачити на маніфестаціях, в котрих беруть участь геї та лесбійки, або при вході до кав'ярень та ресторанів gay-friendly.

Але найдавніше відоме застосування прапора у вигляді веселки — це прапор імперії Інків. Нині використовується як прапор міста Куско та індіанського руху.

У часи Реформації в 1525 році Томас Мюнцер обрав веселку для прапорів повсталих німецьких селян як символ надії та нових часів.

Нині веселковий прапор використовується як символ руху за мир. Зараз світові конче необхідно, щоб прапор миру зупинив ті понад 80 війн та збройних конфліктів, які існують на землі.

Цікаве дійсно буває зовсім поруч, треба лише встигати бачити.