Когда чаще всего появляется радуга. Как радуга изменяет небесный свод

Елена Самонкина

Исследовательская работа

Тема: Откуда берется радуга?»

Выполнили: Багратионова Полина, Муха Лена

воспитанники подготовительной гр.

ДОУ «Оленёнок» п. Нижний Куранах

Научный руководитель: Самонкина Елена Александровна

воспитатель

1. Введение (Актуальность).

2. Теоретическая часть

3. Практическая часть

5. Заключение

6. Библиография

Характеристика исследования:

Тема относится к эмпирическим исследованиям, так как предполагает проведение собственных наблюдений и экспериментов.

Предварительная работа: ознакомление детей с методами исследования, проведение тренировочного занятия.

Введение (актуальность)

«Разноцветное коромысло

Над лугом повисло» (радуга).

Воздействие природы на нашу жизнь является всеобъемлющим. Красота природы не может оставить равнодушным никого. Одним из прекрасных явлений природы является радуга. Радуга привлекает внимание не только детей, но и взрослых. Кто из нас не любовался этим замечательным явлением природы. Выбор темы обусловлен тем, что дети с интересом рассматривают радугу, а еще они любят рисовать красками и рисунки получаются яркими как радуга.

Однажды, когда мы с мамой и подружкой Леной гуляли на улице, мы увидели на небе радугу. Она была такая красивая. Мы спросил у мамы: откуда радуга взялась? Мама сказала, что не знает, просто появилась на небе. Мы с Леной захотели узнать, откуда все-таки берется радуга? Сколько в ней цветов? И могут ли быть другие цвета? Мы спросили об этом у воспитательницы в детском саду. Она посоветовала нам провести исследование и все узнать самим.

Проблема: узнать, как и почему появляется радуга? Сможем сами сделать радугу?

Объект исследования: радуга.

Предмет исследования : получение радуги в домашних условиях.

Цель: Выявление свойств и возможностей разных материалов, необходимых при создании радуги в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить литературу.

2. Понять особенности появления такого явления как радуга.

3. Провести экспериментальную работу с разным материалом.

4. Подготовить доклад.

Гипотеза: если мы проведем экспериментальную работу, то узнаем, почему на небе появляется радуга, какие цвета в ней бывают. А самое главное сами получим радугу в домашних условиях.

Ожидаемый результат:

Приобретут новые знания и умения, ориентированные на развитие познавательных способностей;

Научатся проводить опыты и эксперименты для получения радуги;

Смогут наглядно оформить результаты своего исследования.

Этапы исследования: 1этап – проанализировать свои знания;

2 этап – сбор информации: анкетирование, изучение литературы, просмотр телепередач;

3 этап – проведение экспериментов;

4 этап – доклад.

Методы исследования:

1. Теоретические

2. Практические

Экспериментальная база исследования: подготовительная группа д\с «Оленёнок»

Практическая значимость работы: Значение в том, что дети узнали много полезной информации, открыли необычные возможности получения эффекта радуги с помощью разных материалов (способов, познакомили ребят. Работу можно применять в помощь воспитателю на занятиях экологии.

Теоретическая часть

Чтобы узнать, как провести исследование (определить последовательность действий, мы рассмотрели карточки с методами исследования. Нам надо было собрать информацию.

Сначала мы подумали, что же знаем о том откуда берется радуге?

Она бывает летом, когда идет дождь, имеет форму дуги. Мы зарисовали это явление на листочках бумаги.

Потом обратились с вопросами к воспитательнице и ребятам нашей группы. В анкетировании приняло участие 20 детей.

Вопросы да нет

1. Ты видел радугу? да - 20 детей

2. Знаешь сколько цветов радуге? (какие) да -12 детей; нет - 8 детей

3. Знаешь, откуда она берется? нет - 20 детей

Чтобы узнать, как и почему появляется радуга, мы решили обратиться к нашему экологу. Для этого отправились в экологическую лабораторию, к Ольге Николаевне. И попросили ответить на вопросы: «Почему появляется радуга?» Ольга Николаевна рассказала нам: Солнечный свет кажется бесцветным, но на самом деле состоит их разных цветов. Радугу можно увидеть тогда, когда солнце выглянет во время дождя и после. Солнечный луч отражается в капельках дождя, преломляется и получается 7 цветов радуги. Их всегда семь и располагаются они по порядку. А запомнить этот порядок поможет считалка: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Еще мы рассматривали картинки явления природы. На них радуга имеет форму дуги. В группе мы нарисовали радугу и расположили все цвета по порядку. Но оказывается радуга имеет форму дуги, потому что мы смотрим на нее снизу вверх

А наша воспитательница (Елена Александровна) рассказала, что если бы мы рассматривали радугу, когда летим на самолете, то увидели бы, что радуга имеет форму круга.

В библиотеке д\с мы (вместе с Еленой Александровной) читали и рассматривали книги, из которых узнали, что есть интересные опыты, как получить радугу самим. Мы решили попробовать провести эксперименты.

Практическая часть

Эксперимент 1: Что такое радуга? – смешение цветов.

Из каких цветов состоит радуга? Чтобы получить оранжевый цвет надо смешать красный и желтый цвет, чтобы получить фиолетовый цвет надо смешать красный и синий цвет, чтобы получить зеленый цвет надо смещать желтый и синий цвет.

Мы смешивали краски и нарисовали радугу.

Эксперимент 2: Радужная пленка.

Материал: литровая миска с водой, бутылочка светлого лака для ногтей

Поставить миску с водой на стол, чтобы на нее не падали солнечные лучи. Подержать над миской кисточку из пузырька с лаком, пока капля лака не упадет в воду. Наблюдаем за поверхностью воды и увидим, что лак образует тонкую пленку на поверхности воды. Поворачиваем миску к свету, когда луч падает на поверхность, видны переливы радужных тонов.

Эксперимент 3: Радуга появись.

Материал: зеркало, миска с водой.

Поставить зеркало в воду под небольшим углом. Поймать зеркалом солнечный луч и направить на стену (белый картон). Поворачиваем зеркало до тех пор, пока не увидим на стене спектр. Вода выполняет роль призмы, которая разделяет свет на его составляющие цвета. Эксперимент 4: Радуга в пузырях.

Материал: баночка с мыльными пузырями.

Выдуваем пузыри, свет падает на мыльные пузыри, в них можно увидеть радугу.

Эксперимент 5: Радуга на диске.

Материал:диски. Если взять компьютерный диск направить на него свет, то увидим цвета радуги. А еще можно увидеть радугу в луже, в которую пролили бензин.

Выводы

Радуга бывает летом, осенью, весной. Появляется она, когда солнечный свет отражается в капельках воды. Радугу можно увидеть не только на небе, можно увидеть в красках (смешивая и получая разные цвета). Цвета радуги всегда располагаются в таком порядке. Их всего семь.

Заключение

Поставленные в нашем исследовании задачи были выполнены. Гипотеза подтвердилась. Мы узнали, почему появляется такое явление как радуга, провели эксперименты, научились рисовать радугу разными способами; рассказали детям нашей группы о нашем исследовании. Попробуйте сами провести эксперименты и получить радугу в домашних условиях.

Библиография:

1. Большая энциклопедия дошкольника, М. : Махаон, 2004г.

2. Куликовская И. Э., Совгир Н. Н. Детское экспериментирование, М. : Педагогическое общество России, 2005г.

3. Савенков А. И. Методика проведения учебных исследований в детском саду Самара: учебная литература, 2004г.

Почему появляется радуга? Почему радуга бывает после дождя?

Что такое радуга? Говоря научным языком, радуга — это атмосферное оптическое явление. Появляется радуга при соблюдении нескольких условий:

• повышенная влажность воздуха (например, дождь, сразу после дождя, туман)
• наличие Солнца (или другого источника света)

Также для того, чтобы появилась радуга, необходимо, чтобы источник света был позади наблюдателя. Солнечные лучи, встречая на своем пути капельки воды, преломляются, распадаясь на несколько цветов, образуя разноцветную линию в виде полуокружности. Точно такой же эффект производят не только капли дождя, но и тумана, водопада, различных водоемов (рек, озер).

Кроме того, радуга появляется лишь тогда, когда луч света отражается от капли под углом в 42°.

Ширина, яркость радуги зависит от размера капель. Чем они больше — тем ярче и уже радуга. А вот мелкие капли дают бедный, блеклый окрас, но при этом сама радуга будет гораздо шире.

Почему радуга разноцветная? Сколько цветов в радуге — и какие это цвета?

Чтобы понять, почему радуга разноцветная, нужно знать, что из себя представляет луч света и что с ним происходит при столкновении с каплей жидкости. Луч света — это электромагнитная волна, состоящая из потока элементарных частиц. Поток света представляет собой волны различной длины и при при преломлении (отклонении) солнечного света, он распадается. При этом, более короткие волны, обладающие меньшей энергией, отклоняются меньше остальных, и дают красный цвет. Самые длинные волны, отклоняясь больше остальных, дают на выходе фиолетовый цвет. Таким образом, видимый нами белый луч образует линию из нескольких цветов, воспринимаемых нашим глазом. Эта линия в науке называется оптическим спектром. Цветов, на которые распадается луч света, обычно семь: красный , оранжевый , желтый , зеленый , голубой , синий и фиолетовый . Именно столько цветов в радуге и именно в таком порядке они расположены, когда их наблюдает человек. Чтобы запомнить какие цвета у радуги, можно выучить особую фразу:

Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан

где первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета — «Каждый » соответствует «красному «, «Охотник » — «оранжевому » и так далее.

Точно такой же эффект, как во время появления радуги, можно воспроизвести с помощью специального приспособления, изготавливаемого из прозрачного материала (например, стекла) в виде призмы. Луч света направляется на призму, где он распадается на семь базовых цветов — на выходе мы получаем поток разноцветных лучей.

Почему радуга — дуга?

Свойства светового потока таковы, что отражаясь от каплей дождя, тумана и тому подобного, он образует оптический спектр в виде полного круга, но мы, находясь низко, на земле, видим лишь его половину, так как центр этой окружности находится на одном уровне с нами.

Радугу полностью можно увидеть лишь с высоты — с высокой горы или самолета.

Правда ли, что радугу видят только люди?

Нет, неправда. На самом деле все существа, у которых есть зрение, могут видеть радугу. Если у них сходное с нами цветное зрение, то они видят ее во многом также, как и мы. Например, обезьяны, птицы. Но даже и при отсутствии цветного зрения, животные, насекомые и другие живые существа способны видеть радугу.

Сколько радуг можно видеть одновременно?

Порой луч света, пройдя внутрь капли, преломляется два и более раз. Тогда на небе можно видеть две радуги. Бывают при этом еще и третья, и последующие радуги, но наше зрение уже неспособно их различить. Так что иногда во время дождя и других атмосферных событий можно увидеть две радуги вместо одной. При этом между двумя радугами образуется так называемая полоса Александра — участок неба темного оттенка.

Какие еще бывают радуги?

Бывают и другие виды радуг, правда, довольно редкие, такие, например, как:

перевернутая радуга — появляется на высоте 7-8 километров, когда в небе находятся перистые облака, состоящие из ледяных кристалликов. Цвета в такой радуге расположены наоборот — сначала идет фиолетовый, а в конце — красный.

лунная радуга — видна ночью, когда наблюдатель находится между Луной и дождем. Также ее можно наблюдать рядом с водопадами.

огненная радуга — по-научному «горизонтальная дуга»: появляется, когда поток солнечной энергии проходит через перистые облака под углом 58° над линией горизонта. При этом кристаллики льда должны иметь форму шестиугольного листа и быть параллельны земле.

белая радуга — она же туманная радуга: появляется тогда, когда солнце пронизывает своими лучами туман, состоящий из мелких капелек воды.

зимняя радуга — появляется во время сильных морозов, когда воздух наполнен множеством кристалликов льда и при этом ярко сияет солнце.

Почему говорят, что животные уходят на радугу? Мост радуги — рай для животных?

В западной культуре довольно давно распространено представление о Мосте Радуги (или Радужном мосте) — месте в Загробном мире, где однажды встречаются хозяева и их питомцы. Авторство этой легенды приписывают американскому психологу Полу Чарльзу Даму, написавшему в 1981 году стихотворение о Мосте Радуги, а в 1998 году — и книгу с одноименным названием. Также среди других людей, претендующих на авторство, называют Уильям Н. Бриттон, автора книги «Легенды Радужного Моста»; доктора Уоллеса Сайфа, главу Ассоциации Людей Потерявших Питомцев, автора поэмы All Pets Go to Heaven.

В России Мост Радуги стал известен благодаря следующему тексту:

На самом краю небосклона есть место, называемое Мостом Радуги. Когда животное умирает, особенно если оно было очень любимо кем-то в этой жизни, оно попадает на Мост Радуги. Там бескрайние луга и холмы, по которым наши друзья могут бегать и играть все вместе. Там изобилие пищи, воды и солнечного света, и там нашим любимцам тепло и комфортно.

В этом краю все больные и старые животные превращаются в молодых и полных энергии; имевшие травмы и увечья снова становятся здоровыми и сильными. Время для них летит незаметно, если только мы вспоминаем о них в своих мечтах и снах. Животные там счастливы и довольны всем кроме одного - каждый из них ушёл раньше и оставил в этой жизни кого-то очень дорогого ему.

На Мосту Радуги животные бегают и беззаботно играют все вместе, но приходит день, когда кто-то из них неожиданно останавливается и смотрит вдаль. Его глаза загораются огнём, а тело начинает дрожать от нетерпения. Вдруг он покидает своих собратьев, летит над изумрудно-зелёной травой, и ноги несут его все быстрее и быстрее.

Он заметил вас; и когда вы и ваш любимец наконец встретитесь, то крепко-крепко обниметесь, счастливые от того, что соединились и больше никогда не расстанетесь.

Он будет, одурев от счастья, лизать ваше лицо, ваша рука снова будет любовно ласкать его голову, и вы ещё раз взглянете в преданные глаза своего любимца, так надолго покинувшего вашу жизнь, но никогда не покидавшего вашего сердца.

Теперь вы сможете пересечь Мост Радуги вместе…

Все мы видели, как в небе появляется разноцветная дуга. Но что такое радуга? Как образуется это чудесное явление? Тайна природы радуги всегда завораживала человечество, и люди старались найти объяснение происходящему с помощью легенд и мифов. Сегодня мы поговорим именно об этом. Что такое радуга и как она образуется?

Мифы

Всем известно, что древние люди были склонны обожествлять и мистифицировать большинство природных явлений, будь то гром и молния или землетрясение. Не обошли они стороной и радугу. Что же нам известно от наших предков? Что такое радуга и как она получается?

• Древние викинги верили, что радуга - это мост Биврёст, соединяющий землю людей Митгард и богов (Асгард).
• Индийцы считали, что радуга - это лук, принадлежащий богу грома Индре.
• Греки не ушли далеко от своих современников и также считали радугу дорогой посланницы богов Ириды.
• Армяне решили, что это не природное явление, а пояс Бога солнца (но так и не определившись, они поменяли "специальность" Богу и "заставили" его отвечать за искусство и науку).
• Австралийцы пошли дальше и одушевили радугу, сделав её змеем-покровителем воды.
• По африканским мифам, там, где радуга касается земли, можно найти клад.
• Интересно, что общего у африканцев и ирландцев, ведь их Лепрекон также прячет горшок с золотом на конце радуги.

Можно еще долго перечислять мифы и легенды народов со всего мира, и у каждого мы бы нашли что-нибудь интересное. Но что такое радуга на самом деле?

История

Первые осознанные и близкие к реальности выводы по рассматриваемому нами атмосферному явлению дал Аристотель. Это было всего лишь предположение, однако он стал первым человеком, который перевёл радугу из раздела мифов в реальный мир. Аристотель вывел гипотезу о том, что радуга - это не предмет или вещество, и даже не реальный объект, а просто визуальный эффект, изображение, сродни миражу в пустыне.

Однако первое научное исследование и обоснование проводил арабский ученый-астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази. Одновременно с ним подобные исследования проводили немецкие исследователи.

В 1611 году была создана первая физическая теория обоснования радуги. Марк Антоний де Доминис на основе наблюдений и опытов пришел к выводу, что радуга образуется из-за преломления света в каплях воды, содержащихся в атмосфере в дождливую погоду. Если быть более точным, то он описал полную картину возникновения радуги за счет двойного преломления света на входе и выходе из капли воды.

Физика

Так что такое радуга, определение которой дал еще Аристотель? Как она образуется? Наверное, все слышали о существовании инфракрасного и ультрафиолетового излучения? Это "свет", который исходит от любых материальных объектов в разных диапазонах измерения.

Так вот, солнечный свет состоит из лучей с разной длиной волны и включает в себя все виды излучения от "теплого" красного до "холодного" фиолетового. При прохождении через капли воды свет разделяется на лучи с разной длиной волны (и разным цветом), причем происходит это дважды, при попадании в воду луч разделяется и немного отклоняется от своей траектории, а при выходе отклоняется еще больше, в результате чего радугу можно увидеть невооруженным глазом.

Для детей

Конечно, про радугу вам расскажет любой, кто хоть на тройку закончил школу. Но что делать, если к родителю подойдет ребёнок и спросит: "Мам, а что такое радуга? Откуда она берётся?". Проще всего объяснить так: "Это солнечные лучики, проходя через дождь, переливаются". В младшем возрасте детям не обязательно знать физическую подоплёку явления.

Всем известные цвета радуги имеют строгий порядок и всегда одинаковую последовательность. Как мы уже выяснили, это результат физических процессов. Однако почему-то многие взрослые (родители, воспитатели в детсадах) требуют от детей знать правильный порядок расположения цветов в радуге. Для более быстрого запоминания были придуманы выражения, в которых первые буквы слов символизируют определённый цвет. Вот наиболее известные формы:

Как видите, можно отследить правильный порядок расположения цветов по первой букве (красный-оранжевый-желтый-зелёный-голубой-синий-фиолетовый). Кстати, Исаак Ньютон выделял не голубой и синий цвета, а синий и индиго соответственно. Почему названия цветов были изменены, остаётся загадкой. А вообще, неужели так важно знать, что такое радуга, для того чтобы любоваться ею?

Согласно Библии, радуга является символом Божьего обещания человечеству больше никогда не устраивать . Действительно, часто радуга — это свидетельство того, что где-то поблизости прошел дождь. Как правило, мы видим радугу в солнечную погоду, когда на небольшом раcстоянии находятся дождевые облака (обычно кучево-дождевые). Чтобы узнать, что такое радуга, в этой статье мы расcкажем о двух ее составляющих: солнечном свете и каплях дождя.

Первичная и вторичная радуги.

Почему и откуда появляются радуги?

Солнечный свет представляет собой смесь цветов. Когда лучи света проходят через стеклянную призму, часть их сгибается и преломляется больше, чем другие. Свет, выходящий из призмы, распространяется в непрерывную полосу цветов, называемую спектром. Цвета идут от красного, который меньше всего изогнут, через оранжевый, желтый, зеленый и синий до самого фиолетового. Фиолетовый цвет изогнут больше всего.

Солнечный свет, проходящий через капли воды, преломляется точно так же, как солнечный свет, проходящий через призму. Это создает атмосферный солнечный спектр в небе, который мы и называем радугой.

Коротко говоря, радуга — это группа полукруглых дуг цвета, которая появляется в виде огромной арки на небе. Радуги часто видны после дождя. Они образуются, когда солнечный свет прорывается сквозь дождевые облака. Дождевые капли действуют как миниатюрные призмы, преломляющие или разбивающие солнечный свет в различные цвета, а также отражающие его, создавая спектр.

Мы можем легко создать искусственную радугу у себя дома с помощью садового шланга. Нужно просто стать спиной к солнцу и отрегулировать полив шланга до мелкого распыления, создав таким образом водяную «пыль». Радугу также можно увидеть напротив места, куда падают брызги водопада.

Радуга у водопада Виктория (на границе Замбии и Зимбабве)

Если радуга одна, или если она основная, то такая радуга всегда имеет красный цвет снаружи (сверху) дуги и синий с внутренней стороны. Обычно радиус радуги равен примерно одной четверти видимого неба, или 42 градуса. Когда поблизости дождь, нужно посмотреть в ту часть неба, которая находится напротив солнца под углом 42 градуса относительно нашей тени; именно в этом месте должна появиться радуга.

Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг основной. Это вторичная радуга, которая образована светом, отражённым в каплях два раза. Во вторичной радуге порядок цветов «перевёрнутый» - красный находится с внутренней стороны, фиолетовый — снаружи. Вторичная радуга образуется под углом 50-53° относительно нашей тени. Область между двумя радугами выглядит относительно темной, поскольку ей не хватает как однократно, так и дважды отраженных лучей. Вторичная радуга слабее основной и обычно исчезает быстрее.

Есть даже доказательства появления третьей или третичной радуги, но такое явление считается чрезвычайно редким. Несколько наблюдателей также сообщили о том, что видели четырехугольные радуги, в которых тусклая внешняя дуга имела рябь и пульсирующий вид.

Кто первый определил что такое радуга?

Мы не можем с абсолютной уверенностью сказать, кто именно первым дал правильное объяснение того, что такое радуга. Обычно первенство предоставляется французу Рене Декарту (1596-1650), философу и писателю, который систематически рассмотрел этот вопрос в приложении к своей знаменитой работе «Рассуждение о методе» в 1637 году.

Декарт предположительно сделал точный расчет путей, которые лучи света проходили в разных точках стеклянного глобуса, наполненного водой (имитация капли дождя), тем самым определяя углы их преломления. Это было решением математической проблемы, которое ускользало от ученых в течение двух тысячелетий и было ключом к объяснению того, что такое радуга.

Но заметьте, что Декарт только «предположительно» сделал этот расчет. Как оказалось, Виллеброрд Снелл , голландский астроном и математик, обнаружил математический закон преломления света за 16 лет до декартовой диссертации по этому вопросу. Однако Снелл не смог опубликовать свою работу и умер в 1626 году. Затем, примерно через 80 лет после того, как записки Снелла были обнаружены, возникли споры о том, что Декарт каким-то образом видел рукописи Снелла и выдал изложенные в них выводы за свои.

Конечным результатом было то, что на Западе, особенно в англоязычных странах, закон преломления света стал известен как Закон Снелла, а во Франции его называют Законом Декарта.

Итак, хотя Декарт и объяснил, что такое радуга, он действительно не мог сделать этого без точных вычислений преломления света. Но кому именно, Декарту или Снеллу, принадлежит эта часть работы, мы, возможно, никогда не узнаем.

Где и когда можно увидеть радугу?

Моряки знают, что радуга может использоваться для прогнозирования погоды. Вообще говоря, ливни и грозы движутся с запада на восток, таким образом моряки руководствуются старой приметой:

Радуга поутру — быть дождю; радуга вечером — к хорошей погоде.

Утром солнце находится на востоке, и чтобы увидеть радугу, мы должны стать лицом к западу, где идет дождь. Поскольку дожди обычно приходят с запада, то утренняя радуга может нас об этом предупредить. Поздним вечером же солнце находится в западной части неба. После того, как дождь или гроза уже прошли над нами или мимо нас, они обычно отступает к востоку, где мы и увидим радугу.

И поскольку грозовые ливни более часты в конце дня, чем ранним утром, радуга встречается вечером гораздо чаще. Именно по этой причине появление радуги обычно связано с началом улучшения погоды.

Если солнце садится или поднимается, можно увидеть полную дугу радуги. Если солнце окажется под углом в 42 градуса или выше над горизонтом, мы не сможете увидеть радугу, потому что она будет ниже горизонта. Сжатый кулак, удерживаемый на расстоянии вытянутой руки, примерно равен 10 градусам; поэтому, если солнце находится примерно «четыре кулака» над горизонтом, мы не увидим радугу. Единственная возможность увидеть радугу в это время будет с самолета или с вершины высокой горы. Самолет предоставит наилучшую возможность увидеть всю 360-градусную радугу, проецируемую на землю, но это зрелище настолько редкое, что лишь немногим посчастливилось его увидеть.

Источник: Экологический блог (сайт)

Другие новости экологии:

Ученые доказали, что вода на самом деле имеет вкус. По их словам, человеческий язык благодаря своим кислым клеткам способен распознать уникальный вкус...

В США набирает все большую популярность использования возобновляемых источников энергии. За последние девять лет мощность возобновляемой энергетики в...

Ученые работают над выведением «коров будущего». Новая порода коров будет более устойчивой к высоким температурам воздуха. В мире более половины крупн...

Обычно радуга - это цветная дуга угловым радиусом 42°, видимая на фоне завесы ливневого дождя или полос падения дождя, часто не достигающих поверхности Земли. Радуга видна в стороне небосвода, противоположной Солнцу, и обязательно при Солнце, не закрытом облаками.

Центром радуги является точка, диаметрально противоположная Солнцу,- антисолярная точка. Внешняя дуга радуги красная, за нею идет оранжевая, желтая, зеленая дуги и т. д., кончая внутренней фиолетовой.

Все радуги - это солнечный свет, разложенный на компоненты и перемещенный по небосводу таким образом, что он кажется исходящим от части небосвода, противоположной той, где находится Солнце.

Научное объяснение радуги впервые дал Рене Декарт в 1637 г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя.

Спустя 30 лет Исаак Ньютон, открывший дисперсию белого света при преломлении, дополнил теорию Декарта, объяснив, как преломляются цветные лучи в каплях дождя.

Несмотря на то что теория радуги Декарта - Ньютона создана более 300 лет назад, она правильно объясняет основные особенности радуги: положение главных дуг, их угловые размеры, расположение цветов в радугах различных порядков.

Итак, пусть параллельный пучок солнечных лучей падает на каплю. Ввиду того что поверхность капли кривая, у разных лучей будут разные углы падения. Они изменяются от 0 до 90°. Проследим путь луча, проходящего через каплю. Преломившись на границе воздух-вода, луч входит в каплю и доходит до противоположной границы. Часть энергии луча, преломившись, выходит из капли, часть, испытав внутреннее отражение, снова идет внутри капли до очередного места отражения. Здесь снова часть энергии луча, преломившись, выходит из капли, а некоторая часть, испытав второе внутреннее отражение, идет через каплю и т. д. В принципе луч может испытывать любое число внутренних отражений, а преломлений у каждого луча два - при входе и при выходе из капли. Параллельный пучок лучей, падающий на каплю, по выходе из капли оказывается сильно расходящимся (рис. 2). Концентрация лучей, а значит, и их интенсивность тем больше, чем ближе они лежат к лучу, испытавшему минимальное отклонение. Только минимально отклоненный луч и самые близкие к нему лучи обладают достаточной интенсивностью, чтобы образовать радугу. Поэтому этот луч и называют лучом радуги.

Каждый белый луч, преломляясь в капле, разлагается в спектр, и из капли выходит пучок расходящихся цветных лучей. Поскольку у красных лучей показатель преломления меньше, чем у других цветных лучей, то они и будут испытывать минимальное отклонение по сравнению с остальными. Минимальные отклонения крайних цветных лучей видимого спектра красных и фиолетовых оказываются следующими: D1k= 137°30\" и D1ф = 139°20\". Остальные цветные лучи займут промежуточные между ними положения.

Солнечные лучи, прошедшие через каплю с одним, внутренним отражением, оказываются исходящими от точек неба, расположенных ближе к антисолярной точке, чем к Солнцу. Поэтому, чтобы увидеть эти лучи, надо встать спиной к Солнцу. Расстояния их от антисолярной точки будут равны соответственно: 180° - 137°30" = 42°30" для красных и 180° - 139°20" = 40°40" для фиолетовых.

Почему радуга круглая? Дело в том, что более или менее сферическая капля, освещенная параллельным пучком лучей солнечного света, может образовать радугу только в виде круга. Поясним это.

Описанный путь в капле с минимальным отклонением по выходе из нее проделывает не только тот луч, за которым мы следили, но также и многие другие лучи, упавшие на каплю под таким же углом. Все эти лучи и образуют радугу, поэтому их называют лучами радуги.

Сколько же лучей радуги в пучке света, падающего на каплю? Их много, по существу, они образуют целый цилиндр. Геометрическое место точек их падения на каплю это целая окружность.

В результате прохождения через каплю и преломления в ней цилиндр белых лучей преобразуется в серию цветных воронок, вставленных одна в другую, с центром в антисолярной точке, с открытыми раструбами, обращенными к наблюдателю. Наружная воронка красная, в нее вставлена оранжевая, желтая, далее идет зеленая и т. д., кончая внутренней фиолетовой.

Таким образом, каждая отдельная капля образует целую радугу!

Конечно, радуга от одной капли слабая, и в природе ее невозможно увидеть отдельно, так как капель в завесе дождя много. В лаборатории же удавалось наблюдать не одну, а несколько радуг, образованных преломлением света в одной подвешенной капельке воды или масла при освещении ее лучом лазера.

Радуга, которую мы видим на небосводе, мозаична - она образована мириадами капель. Каждая капля создает серию вложенных одна о другую цветных воронок (или конусов). Но от отдельной капли в радугу попадает только один цветной луч. Глаз наблюдателя является общей точкой, в которой пересекаются цветные лучи от множества капель. Например, все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги, также и все оранжевые и другие цветные лучи. Поэтому радуга круглая.

Два человека, стоящие рядом, видят каждый свою радугу. Если вы идете по дороге и смотрите на радугу, она перемещается вместе с вами, будучи в каждый момент образована преломлением солнечных лучей в новых и новых каплях. Далее, капли дождя падают. Место упавшей капли занимает другая и успевает послать свои цветные лучи в радугу, за ней следующая и т. д. Пока идет дождь, мы видим радугу.