Egy szivárvány feltűnése a borús égbolton mindenkinek mosolyt csal az arcára, legyen az gyermek vagy felnőtt. Örülünk, mert egy olyan égi tüneménynek lehetünk a szemtanúi, amely nem fordul elő bárhol és bármikor.
Nem véletlenül kötődik a szivárvány megjelenéséhez számos hiedelem és legenda. Vannak, akik szerint aranykorsót rejt a vége, de akadnak olyan kultúrák is, amelyek úgy vélik, hogy a föld és a mennyország között a szivárvány az út. Természetesen a tudósokat és kutatókat is vonzotta a jelenség tanulmányozása. A francia filozófus, René Descartes már az 1630-as években rengeteget vizsgálta, hogyan törik meg a fény egy vízcseppen belül, és lefektette a szivárvány keletkezésének elméleti alapjait, melyeket 1637-ben az Értekezés a módszerről című művében publikált.
Descartes optikai vizsgálatainak eredményeit felhasználva, mintegy fél évszázaddal később Isaac Newton angol tudós adott elsőként tudományos magyarázatot e színpompás jelenség kialakulására. Kísérletéhez egy háromszög alakú üvegprizmát használt, majd fehér fényt bocsátott rá. A fény – áthaladva a prizmán – megtört, irányt változtatott, majd hét különböző színre vált szét: pirosra, narancssárgára, sárgára, zöldre, kékre, indigóra és ibolyára. E színek sorozatát látható spektrumnak nevezzük, tehát a fehér fény igazából különböző színek egyvelege, melyből a napfény is áll, csak ezt az emberi szem nem képes elkülöníteni.
Hozzávalók: napfény és eső
Ahhoz, hogy szivárvány alakulhasson ki az égbolton, általában napfényre és esőre van szükség. Ha észleljük az égbolton az azt jelenti, hogy a Nap a hátunk mögött helyezkedik el. Ilyenkor a fény bejut a vízcseppekbe, útja során a cseppen belül kétszer is megtörik, majd visszaverődik, ezt követően pedig elhagyja azt. A fény a belépést követően nemcsak törést szenved, hanem színeire is bomlik az eltérő törési szöggel rendelkező, különböző hullámhosszúságú sugaraknak köszönhetően.
A vörös sugarak törnek a leggyengébben, az ibolya sugarak pedig a legerősebben. Emiatt lehetséges az, hogy amikor ezek a sugarak elhagyják a cseppet, a két szín hajlásszöge között 2 fok eltérés mutatkozik. Míg a belépő napsugár és a kilépő ibolya sugár között 40 fokos hajlásszög mérhető, addig ugyanez a kilépő vörös sugár esetében 42 fok. Ezért van 2 fok körül a szivárvány ív szélessége. Az ibolyaszín a szivárvány alján helyezkedik el, majd a színspektrum színei sorban felfele jönnek, végül pedig a vörös mutatkozik meg.
Az űrhajósok kör alakú szivárványt is láthatnak
Olykor szemtanúi lehetünk, hogy az égen tündöklő szivárványnak akad egy párja is. A főív körül megjelenhet egy mellékív is, ilyenkor a vízcseppekben nemcsak egyszer, hanem kétszer verődik vissza a fény. Ebben az esetben a színek fordított sorrendben mutatkoznak, a vörös lesz belül, az ibolya pedig kívül. A két szivárvány között létrejött megvilágítatlan területet Alexander-féle sötét sávnak nevezzük, melyet felfedezőjéről, az ókorban élt Aphrodisziászi Alexandroszról neveztek el. Akár háromszor vagy négyszer is történhet visszaverődés, de ezek a Nap és az észlelő között helyezkednek el, így elveszve a Nap fényében csak igen ritkán láthatóak.
A szivárvány alakja valójában kör, melyből a megfigyelő általában egy félkört vagy még ennyit sem érzékel.
A cseppekből kilépő megtört sugarak a szemünkbe jutva egy kúp palástjára érkeznek. Szemünk a kúp tengelye, a Nap beeső sugaraival párhuzamosan helyezkedik el, míg a cseppekből kilépő sugarak a kúp palástját alkotják. Ezért látjuk úgy, hogy a színspektrum színei egy-egy külön ívet alkotnak, egy középpont, ún. antiszoláris (a Nappal ellentétes) pont körül.
Szivárvány a világűrből nézve
Minden észlelő szemének tengelye másként párhuzamos a Nap beeső sugaraival, ezért a jelenséget mindenki másként látja. Űrhajóról megfigyelhető teljes szivárványkör is, mellyel a számítások alapján már 1758 km magasságban lehet találkozni.
Nem minden szivárvány pompázik színekben
Minél nagyobb egy esőcsepp például egy kiadós zápor esetén, a fénytörés annál fejlettebb színvilággal rendelkezhet, ha létrejön az égi jelenség. Az esőcseppek minél kisebbek, annál kevésbé tudnak a színek jól különválni. Köd esetén a ködcseppek már annyira parányiak, hogy képtelenek a napfényt felbontani a szivárvány színeire, így ködös időben fehér ködszivárványt láthatunk.
Ködszivárvány Torockón, a Székely-kő lábánál
Sokszor alakulnak ki színes szivárványhoz hasonló irizáló jelenségek szökőkutak, hullámzó vízfelület vagy akár egy nyári locsolás alkalmával is. Naplementekor a Nap lemenő sugarai vörösre festik az égboltot, így az akkor keletkezett szivárvány vörös színű is lehet.
Nagyon ritkán fehéres-sárgás holdszivárvánnyal is találkozhatunk, ilyenkor a Hold fénye jut be a vízcseppekbe, és alakítja ki az ívet.
Még ritkább esetben sivatagokban is létrejöhet az égi színpompa még akkor is, ha nincs eső. Ennek oka, hogy a szél a nagyon tiszta, kvarcban gazdag homokszemeket felemeli, melyeken a napfény megtörik és színeire bomlik.
Többen és több alkalommal megfigyelték, hogy mennydörgés esetén a színes körív megremeg, mint a kocsonya. Több magyarázó elméletet is alkottak már ezzel kapcsolatban, hogy vajon ilyenkor mi történhet. Egy biztos, a jelenség kialakulási körülményeinek pontosabb megismerése még bőven tartogat számunkra felfedezetlen titkokat.
A cikk a Turista Magazin 2023. áprilisi számában jelent meg.
