Как появляется двойная радуга и почему её цвета идут наоборот

Многие воспринимают радугу как маленькое чудо природы, хотя на самом деле это всего лишь результат разложения солнечного света на спектр в каплях воды. Но иногда на небе появляется не одна, а сразу две радуги: вторая дуга бледнее, расположена выше, и цвета в ней идут в обратном порядке, словно отражая первую. Чтобы понять, почему так происходит, нужно заглянуть внутрь обычной дождевой капли.

Как выглядит двойная радуга

Двойная радуга — это оптическое явление, при котором на небе одновременно видны две дуги:

1. Первая, внутренняя, яркая и чёткая: снаружи красный цвет, внутри фиолетовый.
2. Вторая дуга располагается чуть выше и выглядит заметно бледнее. Главная её особенность — зеркально перевёрнутый порядок цветов: здесь снаружи фиолетовый, а внутри красный.

Между двумя дугами небо выглядит тёмным — этот эффект называется полосой Александра по имени древнегреческого философа Александра Афродисийского, который описал его ещё около 200 года н. э.

Двойную радугу нередко путают с другим явлением — сдвоенной радугой. Внешне они похожи: в обоих случаях на небе видны две дуги. Однако отличить одну от другой можно с первого взгляда. У двойной радуги вторая дуга заметно бледнее и отделена от первой тёмной полосой. У сдвоенной радуги обе дуги начинаются и заканчиваются в одних и тех же точках горизонта — их края совпадают. Дуги как бы вложены друг в друга и расходятся только в середине. У двойной радуги всё иначе: каждая дуга живёт отдельно, у каждой свои края, и между ними — заметный тёмный промежуток.

Солнечный удар по планете: что такое магнитные бури и опасны ли они

Как рождается обычная радуга

Всё начинается с того, что солнечный луч попадает на поверхность дождевой капли. Капля воды — почти идеальная сфера, и, когда свет переходит из воздуха в воду, он меняет скорость и отклоняется от прямолинейного пути. Это явление называется преломлением, или рефракцией.

Солнечный свет — не однородный поток: белый свет состоит из множества цветов, каждый из которых имеет свою длину волны. В процессе преломления каждый цвет отклоняется на чуть разный угол. Красный свет, обладающий наибольшей длиной волны, преломляется меньше всего; фиолетовый, с наименьшей длиной волны, — больше всего. Именно в этот момент белый свет начинает рассыпаться в спектр — примерно так же, как в стеклянной призме.

Оказавшись внутри капли, свет достигает её противоположной поверхности. Здесь значительная его часть отражается обратно — в физике это называется внутренним отражением — и выходят через переднюю поверхность.

Выходя из капли, свет преломляется ещё раз, расслоение цветов становится ещё чётче — и образуется радуга.

Фиолетовый выходит под углом около 40°, красный — около 42° от точки, противоположной солнцу. Поэтому снаружи дуги мы видим красный, а внутри — фиолетовый.

Каждая дождевая капля даёт наблюдателю лишь один цвет — тот, что выходит под нужным углом. Радуга — это совокупность отражений света от миллионов капель, видных конкретному человеку. Два наблюдателя, стоящие рядом, видят технически разные радуги — из разных капель.

Как образуется двойная радуга

После первого отражения от задней стенки большая часть света выходит из капли наружу — это и есть первичная радуга. Но небольшая доля не выходит: она отражается ещё раз, от передней внутренней поверхности, и уходит обратно к задней стенке. Там свет уже не отражается, а преломляется и выходит наружу.

Именно этот «задержавшийся» свет и создаёт вторую дугу. Из-за лишнего отражения он выходит из капли под другим углом — около 50–53° от точки, противоположной солнцу, против 42° у первичной радуги. Поэтому вторая дуга всегда видна выше первой. А поскольку при каждом отражении часть света теряется, вторичная радуга составляет лишь около 43% яркости первичной — отсюда её характерная бледность.

Второе отражение происходит в каждой капле. Но увидеть вторую дугу удаётся не всегда: для этого нужны достаточно яркое солнце и крупные капли дождя. При слабом освещении вторичная радуга просто теряется на фоне неба.

Откуда берётся сдвоенная радуга

Сдвоенная радуга устроена иначе. Обычная капля дождя — почти идеальная сфера, и свет выходит из неё под строго определённым углом. Но крупные капли, падая, сплющиваются под давлением воздуха и теряют правильную форму. Из-за этого каждая группа капель — мелкие сферические и крупные сплющенные — производит свою, чуть смещённую дугу.

Когда оба типа капель оказываются в небе одновременно, две дуги накладываются рядом — и получается сдвоенная радуга. В отличие от двойной, обе дуги сдвоенной выходят из одной точки, их края совпадают, а порядок цветов в обеих одинаковый.

Ещё одно необычное явление, связанное с осадками, — «грязный» кислотный дождь. Подробнее о том, как он образуется и чем опасен, читайте в нашем материале.

Подпишитесь на «Рамблер» в Max! Будем на связи вопреки блокировкам и сбоям.